驱动开放系统的热力学稳定性与电自催化对相分离的控制
化学物理
2017-11-01 v1 材料科学
统计力学
数学物理
math.MP
摘要
受相分离电化学控制可能性的启发，基于 Cahn-Hilliard 和 Allen-Cahn 方程的非线性推广，为驱动反应混合物发展了一种热力学稳定性的变分理论。基于非平衡 Gibbs 自由能的变分，Glansdorff-Prigogine 稳定性判据被推广至驱动化学功。线性稳定性通常由化学扩散与驱动自催化的竞争决定。对于电化学系统，出现了与控制总电流（恒电流操作）、依赖于浓度的交换电流（Butler-Volmer 动力学）以及负微分反应电阻（Marcus 动力学）相关的新特征。该理论展示了如何通过单独自催化电荷转移（仅包含单一 Faradaic 反应）来控制旋节分解。文中给出了可充电电池中嵌入和电沉积的实验证据，并进一步讨论了在固态离子学、电可变光学、电化学沉淀和生物斑图形成中的应用。
引用
@article{arxiv.1704.00608,
title = {Thermodynamic Stability of Driven Open Systems and Control of Phase Separation by Electro-autocatalysis},
author = {Martin Z. Bazant},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.00608},
year = {2017}
}