Улучшено моделирование свойств электролитов для аккумуляторов

Пресс-служба НИУ ВШЭ сообщила, что новая разработка поможет рассчитывать электропроводность без проведения экспериментов.

МОСКВА, 16 января. /ТАСС/. Исследователи из России разработали модель для расчета электропроводности водных растворов электролитов, которая впервые учитывает распределение зарядов ионов в пространстве, а не их локализацию в одной точке. Разработка российских исследователей поможет создавать более эффективные аккумуляторы, а также рассчитывать электропроводность без проведения экспериментов, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.

«Ученые создали подход, который позволяет рассчитывать электропроводность водных растворов электролитов, основываясь на теории Дебая — Хюккеля — Онзагера. Новая модель не только точно воспроизводит экспериментальные зависимости электропроводности от концентрации ионов при фиксированной температуре, но и хорошо предсказывает электропроводность водных электролитов при различных температурах и зарядах ионов», — говорится в сообщении.

Этот подход для расчета свойств электролитов был разработан ведущим научным сотрудником МИЭМ НИУ ВШЭ (Москва) Юрием Будковым и младшим научным сотрудником Института химии растворов РАН (Иваново) Николаем Каликиным. По словам исследователей, разработанная ими методика призвана ликвидировать один из главных недостатков уже существующих подходов, которые используются для прогноза физических свойств различных электролитов.

Он заключается в том, что классические теории расчета электропроводности хорошо работают при низких концентрациях ионов, но с увеличением их концентрации возникают эффекты, которые эти теории не учитывают. Это приводит к расхождениям с экспериментальными данными, из-за чего в системах, где нет данных об электропроводности или измерения затруднены, получить точную информацию сложно.

Каликин и Будков модифицировали классическую теорию Дебая — Хюккеля — Онзагера так, что при проведении расчетов учитываются специфические взаимодействия между ионами, процесс связывания воды с этими частицами, а также распределение их зарядов в пространстве. Исследователям удалось дополнительно упростить и ускорить вычисления благодаря тому, что они отказались от использования ресурсоемких квантово-химических расчетов и нашли способ получить достаточно точный приближенный ответ.

Как отметили ученые, в ближайшее время они планируют адаптировать созданный ими подход для проведения аналогичных расчетов для неводных электролитов и многокомпонентных электролитных систем. Это важно с практической точки зрения, поскольку такие системы применяются в аккумуляторах, суперконденсаторах и других устройствах хранения энергии, подытожили Будков и Каликин.