Les ions dans les sels fondus peuvent aller “ à contre-courant ” – Technoguide

Dans un nouvel article publié dans la revue scientifique Communications Chemistry, un groupe de recherche de l’Université d’Uppsala montre, à l’aide de simulations informatiques, que les ions ne se comportent pas toujours comme prévu. Dans leurs recherches sur les sels fondus, ils ont pu constater que, dans certains cas, les ions du mélange de sels qu’ils étudiaient s’influencent tellement qu’ils peuvent même se déplacer dans la «mauvaise» direction – c’est-à-dire vers un électrode avec la même charge.

Des recherches sur les batteries de nouvelle génération sont en cours dans de nombreuses disciplines universitaires. Des chercheurs du Département de biologie cellulaire et moléculaire de l’Université d’Uppsala ont développé et étudié un modèle d’halogénures alcalins, dont le sel de table ordinaire (chlorure de sodium) est l’exemple le plus connu. Si ces substances sont chauffées à plusieurs centaines de degrés Celsius, elles deviennent des liquides électriquement conducteurs appelés «sels fondus». Les sels fondus sont déjà utilisés dans des contextes énergétiques: pour l’énergie solaire concentrée dans le désert du Sahara et comme électrolytes dans des batteries au sel fondu pouvant être utilisées pour le stockage d’électricité à grande échelle.

Malgré leur utilisation répandue, certaines des propriétés de base du sel fondu ne sont pas encore entièrement comprises. En ce qui concerne les batteries, l’optimisation de la conductivité est un objectif fréquent. Pour produire une batterie aussi efficace que possible, il est vital de savoir ce qui arrive aux ions individuels. C’est ce que les chercheurs d’Uppsala étudient actuellement avec leurs simulations.

«À long terme, le but de cette recherche est de développer des modèles physiques de molécules biologiques. Mais ces sels sont relativement simples et constituent un bon banc d’essai», explique le professeur David van der Spoel, chef de groupe du projet de modélisation.

Cependant, les simulations des chercheurs montrent que les sels ne sont pas aussi simples qu’ils peuvent paraître à première vue, et qu’ils ont des propriétés intéressantes, surtout si divers halogénures alcalins sont mélangés entre eux.

Dans une théorie simplifiée, les ions qui se déplacent dans un champ électrique (par exemple dans une batterie) n’interagissent pas les uns avec les autres et sont uniquement affectés par le champ électrique. Dans leur étude récemment publiée, les chercheurs ont pu démontrer que ce n’est pas toujours vrai. L’étude montre comment, dans un mélange d’ions lithium avec des ions fluorure, chlorure et iodure, les anions plus légers, fluorure et chlorure, se déplacent vers la cathode négative avec les ions lithium dans un électrolyte de batterie (simulé).

“Les ions négatifs sont attirés à la fois par les ions lithium et par l’anode positive, et l’effet net de ces forces fait que les anions plus légers se déplacent lentement vers la cathode, puisque les ions lithium positifs se déplacent également dans cette direction”, explique le premier. auteur de l’étude, Marie-Madeleine Walz.

Dans le cadre de leurs recherches continues, le groupe développera un modèle d’eau pour étudier l’interaction des molécules d’eau avec les ions. Leur enquête portera, par exemple, sur la manière dont les propriétés des ions sont affectées par un champ électrique lorsqu’il y a de l’eau dans le mélange.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université d’Uppsala. Original écrit par Elin Bäckström. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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