Figur 1. Ritningen av testapparat och kapacitansförändringar vid olika avsökningshastigheter i olika elektrolyter under magnetfält. Kredit:LICP
Eftersom energilagringsenheter ofta används i en miljö med magnetfält, forskare undersöker regelbundet hur ett externt magnetfält påverkar laddningslagringen av icke-magnetiska vattenhaltiga kolbaserade superkondensatorsystem.
Nyligen, ett experiment designat av Prof. Yan Xingbins grupp från Lanzhou Institute of Chemical Physics (LICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin har avslöjat att applicering av ett externt magnetfält kan inducera kapacitansförändringar i vattenhaltiga sura och alkaliska elektrolyter, men inte i neutrala elektrolyter. Experimentet visar också att kraftfältet kan förklara ursprunget till magnetfältseffekten.
Denna nya upptäckt etablerar ett förhållande mellan magnetfält och superkondensatorer, och ger insikt i transportbeteendet för joner i vattenhaltiga elektrolyter.
Kolbaserade superkondensatorer är bland de mest framstående elektrokemiska energilagringsenheterna på grund av deras utmärkta effekt och överlägsna livslängd. Under laddning/urladdning, skillnaden i elektrisk potential mellan de positiva och negativa elektroderna genererar ett magnetfält baserat på Faradays lag om elektromagnetisk induktion.
Dessutom, superkondensatorer används ofta i elektronisk utrustning som också genererar ett magnetfält. Dock, huruvida magnetfältet påverkar laddningslagringen av superkondensatorer var ännu inte klart före detta experiment.
Figur 2. Variationen av kapacitanser och den forcerade konvektionsmekanismen för joner i KOH och H 2 SÅ 4 elektrolyter under magnetfält. Kredit:LICP
I det här arbetet, forskarna rapporterade först att det externa magnetfältet verkligen påverkar laddningslagringen av ett icke-magnetiskt vattenhaltigt kolbaserat superkondensatorsystem, därmed övervinna den försumbara effekten av magnetfältet på icke-magnetiska elektrokemiska system.
Enligt forskarna, magnetfältets riktning och intensitet, koncentration av elektrolyter och voltammetri-svep påverkar alla kapacitansförändringen i sura och alkaliska elektrolyter.
Dessutom, ett kvantitativt förhållande mellan den begränsande strömtätheten vid gränssnittet mellan elektrod och elektrolyt, intensiteten av magnetfältet, och elektrolyternas koncentration och viskositet identifierades, vilket gav en helt ny insikt i superkondensatorers laddningstransportbeteende.
"Genom att fastställa förhållandet mellan magnetfält och superkondensatorer, vi kunde på djupet förstå transportbeteendet för joner i vattenhaltiga elektrolyter. Vi förväntar oss att tillämpa magnetfältsförstärkt elektrokemi på andra energilagringsenheter, " sa Prof. Yan.
Resultaten publicerades online i Cell Rapporter Fysisk Vetenskap i en artikel med titeln "Magnetic field induced capacitance change of aqueous carbon-based supercapacitors."
