|
عنوان
|
بررسی تاثیر خواص لایه پلی الکترولیتی بر انتقال یون در نانوکانال های مخروطی شکل
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه
|
|
کلیدواژه‌ها
|
نانوکانال نرم مخروطی شکل، اثر جدایش یونی، اصلاح جریان یون، پلی الکترولیت، پلاریزاسیون غلظتی، جریان الکترواسمزی، لایه پلی الکترولیت، فاکتور اصلاح جریان یونی
|
|
چکیده
|
به دلیل عدم تقارن هندسی در نانوکانال ها/ نانوحفرات مخروطی، آن ها دارای ویژگی های الکتروسینتیکی بسیار جذاب از جمله گزینش پذیری یونی، پلاریزاسیون غلظت یونی و اصلاح جریان یونی هستند. به دلیل ویژگی های جالب در اصلاح و یکسوسازی جریان یونی، اخیراً نانوکانال های مخروطی پوشیده شده از لایه پلی الکترولیتی یا همان لایه نرم مورد توجه قرار گرفته اند. در مدل سازی نانوکانال های نرم معمولاً فرض می شود که خواص لایه نرم و الکترولیت یکسان هستند ، که این فرض برای لایههای نرم با دانسیته بار بالا صحیح نیست. در کار حاضر، تأثیر اختلاف خواص مرز مشترک لایه نرم- الکترولیت بر اصلاح جریان یونی در نانوکانال های نرم مخروطی مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، با اتخاذ یک رویکرد محاسبات عددی به روش المان محدود، معادلات پواسون-نرنست-پلانک و ناویر-استوکس با در نظر گرفتن مقادیر مختلف گذردهی، ضریب نفوذ و ویسکوزیته دینامیکی برای پلی الکترولیت و الکترولیت، برای حالت پایا حل گردید. مدل با مقایسه نتایج داده های نظری و تجربی موجود مورد تأیید قرار گرفت. نتایج نشان داد که اختلاف خواص (گذردهی، ضریب نفوذ و ویسکوزیته دینامیکی) مرز مشترک لایه نرم-الکترولیت منجر به بهبود قابل توجهی در رفتار اصلاح، به ویژه در غلظت توده کم و متوسط شد. برای نمونه زمانی که غلظت توده برابر با c_0=1 mM، فاکتور اصلاح یونی برای نانوکانال نوع اول از 1.13 در شرایطی که η_ε=η_μ=η_D=1 به 7.78 در η_ε=η_D=0.25,η_μ=10 می رسد. این نه تنها اهمیت در نظر گرفتن خواص مختلف برای لایه نرم و الکترولیت را برجسته می کند بلکه نشان داد که رفتار اصلاح جریان نانوکانال ها ممکن است با استفاده از لایه نرم متراکم تر بهبود یابد. در بخش دوم پژوهش درحالت تولید توان با استفاده از الکترودیالیز معکوس هنگامی که دانسیته بار لایه نرم برابر با 100 mol.m^(-3) و ضخامت لایه نرم برابر با 8 nm است میزان دانسیته توان تولید شده از سامانه برابر با 51.5 W/m^2 که تقریباً سه برابر مقدار دانسیته توان تولید شده در نانوکانال مخروطی شکل فاقد لایه نرم است.
|
|
پژوهشگران
|
آرمان صادقی (استاد راهنما)، سید نظام الدین اشرفی زاده (استاد راهنما)، مهدی خطیبی (دانشجو)
|