Quantification of ion confinement and desolvation in nanoporous carbon supercapacitors with modelling and in situ X-ray scattering

纳米孔 离子 超级电容器 纳米孔 材料科学 散射 碳纤维 蒙特卡罗方法 化学物理 电解质 溶剂化 纳米技术 化学工程 物理 化学 物理化学 光学 电化学 电极 复合材料 复合数 有机化学 工程类 统计 数学
作者
Christian Prehal,Christian Koczwara,Nicolas Jäckel,Anna Schreiber,Max Burian,Heinz Amenitsch,Markus A. Hartmann,Volker Presser,Oskar Paris
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:2 (3) 被引量:296
标识
DOI:10.1038/nenergy.2016.215
摘要

A detailed understanding of confinement and desolvation of ions in electrically charged carbon nanopores is the key to enable advanced electrochemical energy storage and water treatment technologies. Here, we present the synergistic combination of experimental data from in situ small-angle X-ray scattering with Monte Carlo simulations of length-scale-dependent ion arrangement. In our approach, the simulations are based on the actual carbon nanopore structure and the global ion concentrations in the electrodes, both obtained from experiments. A combination of measured and simulated scattering data provides compelling evidence of partial desolvation of Cs+ and Cl− ions in water even in mixed micro–mesoporous carbons with average pore size well above 1 nm. A tight attachment of the aqueous solvation shell effectively prevents complete desolvation in carbons with subnanometre average pore size. The tendency of counter-ions to change their local environment towards high confinement with increasing voltage determines conclusively the performance of supercapacitor electrodes. The complexity of electrochemical storage systems makes it difficult to study ion dynamics between electrodes and electrolytes. Here the authors present an approach combining in situ X-ray scattering and Monte Carlo simulation for a comprehensive understanding of ion confinement and desolvation in nanoporous carbon supercapacitors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
无花果应助儒雅的寄翠采纳,获得10
1秒前
nenoaowu发布了新的文献求助10
1秒前
orixero应助睡不醒的喵采纳,获得10
1秒前
ffbff发布了新的文献求助30
2秒前
科研通AI6.3应助安然采纳,获得30
4秒前
科研通AI6.2应助安然采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.3应助安然采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.4应助安然采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.2应助安然采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.2应助安然采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.4应助安然采纳,获得30
4秒前
科研通AI6.3应助安然采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.4应助安然采纳,获得10
5秒前
科研通AI6.3应助安然采纳,获得50
5秒前
5秒前
6秒前
7秒前
7秒前
红豆大王完成签到,获得积分10
7秒前
George完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
10秒前
小蘑菇应助欢呼的映菡采纳,获得10
10秒前
kaka发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
ASHUN完成签到,获得积分10
11秒前
呆呆发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
Copyright应助安然采纳,获得10
12秒前
风趣若烟应助安然采纳,获得10
12秒前
迷人的天抒应助安然采纳,获得10
12秒前
完美世界应助安然采纳,获得10
12秒前
科研通AI6.2应助安然采纳,获得10
12秒前
destiny发布了新的文献求助30
13秒前
xiuxiuzhang发布了新的文献求助10
13秒前
zzzccc发布了新的文献求助10
13秒前
微笑南烟发布了新的文献求助10
14秒前
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7328628
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8943260
关于积分的说明 18969254
捐赠科研通 6984352
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3216357
关于科研通互助平台的介绍 2383041
邀请新用户注册赠送积分活动 2195805