Application of the SRISM approach to the study of the capacitance of the double layer of a high density primitive model electrolyte
在这项研究中，单重参考相互作用网站模型（SRISM）的研究电极电荷的平面双电层电容的依赖性使用的原始模型的双电层的高密度电解质，模仿离子液体。离子由带电的硬球表示，电极是均匀带电的平坦表面。该模型流体的电容计算与SRISM方法与封闭的基础上超网链（HNC）和Kovalenko-Hirata（KH）封闭和模拟比较。只要电极电荷的大小不是太大，HNC闭合显示出最有希望。KH结果对于高密度电解质是相当好的，但是当在低密度下应用时是差的。
2012-02-22 cond-mat.soft
Can we describe charged nanoparticles with electrolyte theories? Insight from mesoscopic simulation techniques
电解质理论能够描述简单电解质在溶液中的结构和动力学性质，例如氯化钠在水中。将这些理论用于带电纳米粒子的水溶液是从实验数据中提取其电荷和大小的直接途径。然而，对于这样的强不对称电解质，基本近似的有效性从来没有受到过适当的挑战与精确的模拟结果。在目前的工作中，完善的介观数值模拟是用来挑战先进的电解质理论预测带电纳米粒子悬浮液的电导率的能力，在无盐的情况下。正在调查的理论是基于Debye-Fuoss-Onsager处理电解质运输。当纳米颗粒足够小（大约1纳米大）时，即使在高浓度区域（纳米颗粒中的填充分数大于3 $\%$），理论结果也与模拟结果非常吻合。引人注目的是，对于高度带电的纳米颗粒，该理论能够捕获电导率与其在无限稀释时的值（理想值）的比率作为浓度的函数的非单调变化。然而，测试的理论未能描述含有较大纳米颗粒（{ \em，例如}）的悬浮液的电导率。直径为$4$ ~nm）。最后，就电解质理论而言，只有小的带电纳米颗粒可以被认为是{ \em离子}。
2020-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The removal of the polarization errors in low frequency dielectric spectroscopy
电极极化误差是测量电解质或电解质中的颗粒悬浮液（包括细胞）的低频介电特性时的最大问题。我们提出了一个简单而强大的方法来消除极化误差，我们证明了弱和强离子电解质以及细胞悬浮液的工作。该方法假设电极极化阻抗没有特殊的行为，它利用的事实，即效果消失的频率。该方法允许直接测量的极化阻抗，其行为与所施加的电压，电极距离和离子浓度进行了研究。
2008-05-12 cond-mat.soft
Possible influence of the Kuramoto length in a photo-catalytic water splitting reaction revealed by Poisson--Nernst--Planck equations involving ionization in a weak electrolyte
本文在不假定电中性的情况下，利用Poisson-Nernst-Planck方程研究了弱电解质中电极反应引起的离子浓度分布和电荷密度梯度。在弱电解质中，只有一小部分分子被大量电离。离子浓度分布不仅取决于离子输运，而且还取决于分子的电离。我们考虑了弱电解质中分子的电离和离子缔合，得到了离子密度、静电势分布和离子电流的解析表达式。我们发现的情况下，总的离子密度梯度是由仓本长度，其特征的距离，离子扩散前协会。对于1：1的弱电解质，电荷密度梯度由德拜长度表征。我们讨论了这些长度尺度的作用，有效的水裂解反应，使用光电催化电极。
2018-01-10 cond-mat.soft
Description beyond the mean field approximation of an electrolyte confined between two planar metallic electrodes
我们研究了限制在由两个接地的金属平行电极组成的宽度为$W$的平板中的电解质。我们开发了一个描述这个系统在一个低耦合制度超出平均场（泊松-玻尔兹曼）近似。有两种方法来模拟金属边界：作为理想导体，其中电势为零，它不波动，或作为良好的导体，其中平均电势为零，但电势的热波动不为零。后一种模式更为现实。对于理想导体模型，我们发现，分离压力是积极的表现为$1/W^3$为大的分离与前因子是普遍的，即独立的系统的微观构成。对于良导体边界，分离压力是负的，并且对于大的$W$，分离压力具有指数衰减。我们还计算了电解质内部的密度和电势分布。这在两种模式中是相同的。如果电解质是电荷不对称的，我们发现系统不是局部中性的，并且在任何电极和系统内部之间建立非零的电势差，尽管两个电极都接地。
2004-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nanoscale heterogeneity at the aqueous electrolyte-electrode interface
使用分子动力学模拟，我们揭示了紧急性质的水合电极界面，而分子的起源是不可分割的系统的行为跨越长时间尺度和大的长度尺度。具体来说，我们描述了一个无序的和缓慢发展的吸附层的水的分子结构和动力学的电解质溶液相邻的它的影响。一般来说，我们发现，水和溶解的离子的密度和迁移率是空间上的异质性在平行于电极的平面超过纳秒的时间尺度。这些和其他最近的结果进行了分析，从表面科学和电化学的实验文献的背景下。我们推测这一新兴的微观图片的影响，对水合电极的催化能力，在纳米多相催化的研究提供了一个新的方向。
2014-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Suppression of electroconvection due to van der Waals attraction of polymer additives towards the metal electrode
可充电电池中的电对流增强了电极表面处的枝晶的生长。向电池中的电解质中添加低分子量聚合物导致在电极附近形成较高聚合物浓度的薄层。这是由于金属电极和溶解在电解质中的聚合物之间的范德华吸引力。范德华力作为电解质上的恢复体力，并反对扰动的增长。使用线性稳定性分析，我们表明，这个力反对电对流。这增加了电对流开始所需的临界电压。
2022-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mathematical Modeling of Electrolyte Flow Dynamic Patterns and Volumetric Flow Penetrations in the Flow Channel over Porous Electrode Layered System in Vanadium Flow Battery with Serpentine Flow Field Design
本文建立了一个二维数学模型，研究了采用蛇形流场设计的钒液流电池多孔电极层状系统上的流动模式和体积流穿透率。研究了流动通道与多孔电极界面处的流动分布。研究发现，非线性压力分布可以区分理想活塞流和理想抛物流入口边界条件下的界面流分布。然而，通过界面流速的积分，在流动通道下方的多孔电极内的体积流渗透揭示了在理想活塞流和理想抛物线流入口边界条件下该值是相同的。计算了流道和平台/肋板平流作用下的体积流穿透量。在液流电池中实现的最大电流密度可以基于通过流动通道和着陆通道两者下方的多孔电极的电解质流反应物消耗的100%量来预测。在适当的渗透率下，采用一层和三层SGL 10AA碳纸电极的钒液流电池理论最大电流密度与实验结果吻合较好。
2016-10-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Water, not salt, causes most of the Seebeck effect of nonisothermal aqueous electrolytes
本文通过分子动力学模拟发现，非等温水溶液电解质的塞贝克效应主要由电极附近水分子的分层与取向引起的温度依赖性表面电势差决定，而非离子的热扩散。
2023-09-14 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular Simulation of Electrode-Solution Interfaces
许多关键的工业过程，从电力生产、转换和储存到电催化或一般的电化学，依赖于在金属电极和电解质溶液之间的界面处发生的物理机制，由双电层的概念概括，其中电子在金属侧上和离子在液体侧上的积累/耗尽。虽然静电相互作用对电极-电解质界面的结构、热力学、动力学和反应性起着至关重要的作用，但这些性质也关键地取决于离子和溶剂的性质以及金属本身的性质。这样的界面对建模提出了许多挑战，因为它们是量子化学与统计物理学相遇的地方。在本综述中，我们探讨了最近的进展与经典分子模拟的电极-电解质界面的描述和理解，重点是平面界面和溶剂型液体，从纯溶剂到水在盐电解质。
2020-08-27 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Electrosorption-induced deformation of a porous electrode with non-convex pore geometry in electrolyte solutions: a theoretical study
多孔碳是电化学双电层电容器的理想材料。主要地，许多常规碳是微孔的，并且通常通过狭缝孔几何形状的假设来很好地描述。然而，有一类碳与其他碳显著不同，即模板介孔碳。在这项工作中，我们研究了电吸附诱导的变形CMK-3类介孔具有非凸几何形状应用平均场方法。该模型是基于修改后的Poisson-Boltzmann方程考虑到排除的硬球模型中的Percus-Yevick近似的离子的体积。我们假设这种变形是由两种效应引起的：离子渗透压和带电杆上双电层的静电相互作用。后者是通过麦克斯韦应力张量与修改后的Poisson-Boltzmann方程一致计算的。我们估计的CMK-3样材料的孔隙负荷模量，并发现与以前获得的值通过小角中子散射（SANS）的协议。此外，我们研究了非凸孔几何形状中的微分电容，发现微分电容曲线的行为与平坦双电层获得的曲线的行为相似。也就是说，我们得到的拥挤制度，在相当高的电压和更明显的轮廓不对称性的离子尺寸的差异越来越大。
2022-03-29 cond-mat.soft
Surface forces generated by the action of electric fields across liquid films
我们探讨了力的产生和表面相互作用时产生的电场施加在流体膜。使用表面力天平（SFB），我们直接测量跨电介质和电解液的交叉圆柱几何形状的两个电极之间的力。在电介质膜的情况下，电极之间的场施加力，这可以很好地解释使用经典表达式和没有拟合参数。然而，当电极被电解质膜分开时，交变电场引起基本上偏离电解质的计算静态响应的力。力的大小比预测的要大，相互作用可以从吸引力转变为排斥力。此外，在电解质中接近稳态发生在$10^2$ - $10^3$ ~s，这与系统的充电和粘性时间尺度相比非常慢。在AC电场中的非平凡电解质响应，在这里直接测量，可能是最近几个报告的基础上的意想不到的和分叉的力量驱动胶体在AC领域。我们的测量建议的方法来控制胶体和软物质使用电场，以及提供一个直接测量的长度和时间尺度相关的交流电化学和电动系统。
2019-04-07 cond-mat.soft
On the time-dependent electrolyte Seebeck effect
单离子Soret系数$α_{i}$表征电解质溶液中离子以热梯度移动的趋势。当这些系数在阳离子和阴离子之间不同时，可以产生电场。为了使这种所谓的电解质塞贝克效应发生，不同的热扩散通量需要被边界（例如电极）阻挡。然后，局部电荷中性在电极的德拜长度附近被打破。令人困惑的是，许多作者指出，这些地区的热电场的来源，但忽略了他们的时间依赖性塞贝克系数$S(t)$的推导，给人一个错误的印象，电解质塞贝克效应是纯粹的体现象。在不强制局部电中性的情况下，我们推导出具有任意离子价态的二元电解质在随时间变化的热梯度下产生的$S(t)$。接下来，我们实验性地测量钛电极附近的五种酸、碱和盐的$S(t)$。对于稳态，我们发现许多电解质的$S\approx2~\mathrm{mV~K}^{-1}$，大约比基于文献$α_{i}$的预测大一个数量级。我们将$S(t)$的表达式与实验数据拟合，将$α_{i}$作为拟合参数，并且相应地也发现大于文献值。
2021-04-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ubiquitous preferential water adsorption to electrodes in water/1-propanol mixtures detected by electrochemical impedance spectroscopy
本文通过电化学阻抗谱研究铝电极在水/1-丙醇混合电解质中的双电层电容，发现电容主要由电极表面亲水性导致的水优先吸附决定，且该现象普遍存在并与电解质类型和浓度无关。
2023-08-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Impact of Charged Surfaces on the Structure and Dynamics of Polymer Electrolytes: Insights from Atomistic Simulations
聚合物电解质作为下一代锂离子电池和锂金属电池的固体电解质被广泛研究。然而，很少有人知道的结构和动力学性质的聚合物电解质接近电极表面。本文通过分子动力学模拟研究了限制在两个带相反电荷的类石墨电极之间的PEO-LiTFSI聚合物电解质。考虑了$σ_S = 0$、$\pm 0.5$和$\pm 1$ $e$ /nm $^2$的三种不同的表面电荷。在充电时，观察到非常强的和组件特定的分层。只有在表面电荷最高时，锂离子才会去溶剂化并与负极直接接触。层结构随着自由能势垒的出现而出现，这导致锂离子动力学的减少，如通过空间分辨均方位移量化的，校正漂移分量。已知对于聚合物电解质中的长距离锂离子传输非常重要的链间转移对于锂离子在不同层之间的转变没有显著作用。
2021-11-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Molecular insights into the physics of poly(amidoamine)-dendrimer-based supercapacitors
增加双电层电容器（EDLC）（也称为超级电容器）中的能量密度仍然是一个活跃的研究领域。具体地，需要设计和发现具有增强的电化学存储容量的电极和电解质材料。在这里，使用完全原子分子动力学（MD）模拟，我们研究了超支化的“聚（酰胺胺）（PAMAM）”树枝状聚合物作为电解质和电极涂层材料在石墨烯基超级电容器的性能。我们使用两种不同的建模方法，即恒定电荷法（CCM）和恒定电位法（CPM）的电容器的性能进行了研究。这些模拟有助于直接计算电荷密度、静电势和电场，从而计算差分电容。我们发现，与基于裸石墨烯电极的水性EDLC相比，电极和电解质中树枝状聚合物的存在分别使电容增加约65.25%和99.15%。进一步的分析表明，这些增加是由于增强的静电屏蔽和重组的双层结构的树枝状聚合物为基础的电解质。
2022-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological impact of nanopore electrodes on the structure of the electrical double layer and the di erential capacitance
该研究针对平面、圆柱形和球形纳米孔电极，利用线性化Poisson-Boltzmann方程解析获得未通电、浸入点离子电解质时的内外双电层，以揭示拓扑结构对双电层及微分电容的影响。
2025-06-06 cond-mat.soft
A kinetic model to simulate charge flow through an electrochemical half cell
本文提出一个基于蒙特卡洛的动力学模型，模拟电化学半电池中电极/电解质界面的电子转移与离子扩散，量化电流对电极电荷、浓度、粘度及转移速率参数的依赖。
2025-07-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Charge storage in nanotubes: the case of a 2-1 electrolyte
我们考虑与窄纳米管接触的2-1电解质，其仅允许沿轴的一维存储。不对称性不允许零电荷电位的先验定义;相反，自然参考是两种离子具有相同电化学电位的电极电位;后者的值可以作为亲离子性的量度。在这个电位附近，疏离子管充满稀释气体，亲离子管充满一维固体，其中含有大约相同数量的二价离子和单价反离子，这种结构通过管壁上的感应反电荷对库仑相互作用的强烈屏蔽而稳定。通过施加电极电势来填充管表现出两种离子之间的复杂的相互作用模式。
2017-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Global space correlations of polarization, charge density, and electric field in electrolytes under the fixed-potential condition
Kyoto University（京都大学）
研究在固定电势条件下，稀释电解质中极化、电荷密度和电场的热涨落及其空间相关性，揭示了电极间薄膜厚度对这些物理量全局相关性的影响及有效介电常数的表达式。
2026-05-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Convection can enhance the capacitive charging of porous electrodes
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Norwegian University of Life Sciences（挪威生命科学大学）
本研究通过模拟发现，电对流能显著加快多孔电极的电容充电过程，尤其在细长孔隙和特定阈值电压下具有重要影响。
2025-12-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Properties of aqueous electrolyte solutions at carbon electrodes: effects of concentration and surface charge on solution structure, ion clustering and thermodynamics in the electric double layer
本研究利用恒化学势分子动力学模拟高浓度NaCl水溶液与带电石墨界面，揭示表面电荷和浓度对双电层结构、离子团簇、电容及活度系数的非对称影响。
2023-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
