Figura 1. Il disegno dell'apparato di prova e la capacità cambia a diverse velocità di scansione in diversi elettroliti sotto campo magnetico. Credito:LICP
Poiché i dispositivi di accumulo di energia sono spesso utilizzati in un ambiente con campo magnetico, gli scienziati esplorano regolarmente come un campo magnetico esterno influisce sull'immagazzinamento della carica di sistemi di supercondensatori acquosi non magnetici a base di carbonio.
Recentemente, un esperimento progettato dal gruppo del Prof. Yan Xingbin del Lanzhou Institute of Chemical Physics (LICP) dell'Accademia cinese delle scienze ha rivelato che l'applicazione di un campo magnetico esterno può indurre un cambiamento di capacità in elettroliti acquosi acidi e alcalini, ma non in elettroliti neutri. L'esperimento mostra anche che il campo di forza può spiegare l'origine dell'effetto del campo magnetico.
Questa nuova scoperta stabilisce una relazione tra campi magnetici e supercondensatori, e fornisce informazioni sul comportamento di trasporto degli ioni negli elettroliti acquosi.
I supercondensatori a base di carbonio sono tra i più importanti dispositivi di accumulo di energia elettrochimica a causa della loro eccellente potenza e durata del ciclo superiore. Durante il processo di carica/scarica, la differenza di potenziale elettrico tra gli elettrodi positivo e negativo genera un campo magnetico basato sulla legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica.
Inoltre, i supercondensatori sono spesso utilizzati nelle apparecchiature elettroniche che generano anche un campo magnetico. Però, prima di questo esperimento non era ancora chiaro se il campo magnetico influisse sull'immagazzinamento di carica dei supercondensatori.
Figura 2. La variazione delle capacità e il meccanismo di convezione forzata degli ioni in KOH e H 2 COSÌ 4 elettroliti sotto campo magnetico. Credito:LICP
In questo lavoro, i ricercatori hanno prima riferito che il campo magnetico esterno influisce effettivamente sull'immagazzinamento di carica di un sistema di supercondensatori acquosi non magnetici a base di carbonio, superando così l'effetto trascurabile del campo magnetico sui sistemi elettrochimici non magnetici.
Secondo i ricercatori, la direzione e l'intensità del campo magnetico, la concentrazione di elettroliti e la scansione voltammetrica influiscono tutti sulla variazione di capacità negli elettroliti acidi e alcalini.
Inoltre, una relazione quantitativa tra la densità di corrente limite all'interfaccia elettrodo/elettrolita, l'intensità del campo magnetico, e sono state identificate la concentrazione e la viscosità degli elettroliti, che ha fornito una visione completamente nuova del comportamento di trasporto di carica dei supercondensatori.
"Stabilendo la relazione tra campi magnetici e supercondensatori, siamo stati in grado di comprendere a fondo il comportamento di trasporto degli ioni negli elettroliti acquosi. Ci aspettiamo di applicare l'elettrochimica potenziata dal campo magnetico ad altri dispositivi di accumulo di energia, " ha detto il prof. Yan.
I risultati sono stati pubblicati online in Cell Report Scienze fisiche in un articolo intitolato "Cambio di capacità indotto dal campo magnetico di supercondensatori a base di carbonio acquoso".
