Nuovi modelli per descrivere come le sostanze chimiche in una soluzione rispondono alle correnti elettriche

I ricercatori hanno usato dei dati sperimentali per creare dei modelli più accurati del modo in cui le sostanze chimiche si comportano in una soluzione quando sono esposte a una corrente elettrica.

Energia

Le soluzioni chimiche elettrificate sono usate in applicazioni tecniche in tutto il mondo moderno, dalla produzione e accumulo dell’energia a un’ampia gamma di procedimenti industriali. Le sostanze chimiche in una soluzione, tuttavia, si comportano in modo imprevedibile quando sono esposte a una corrente elettrica, e questo rende il loro comportamento molto difficile da modellare. Affrontare questa sfida consentirebbe agli scienziati di sviluppare nuovi procedimenti elettrochimici più facilmente, poiché i modelli sarebbero più accurati. Perciò, l’iniziativa COTRAPHEN (Coupled ion- and volume-transfer phenomena in heterogeneous systems: Modeling, experiment and applications in clean energy, micro-analysis and water treatment), finanziata dall’UE, intendeva creare diversi esperimenti in grado di fornire i dati per nuovi modelli di questi sistemi. COTRAPHEN ha riunito matematici, fisici e chimici per affrontare questi problemi in modo multidisciplinare. Questi ricercatori hanno creato degli esperimenti che forniranno i dati per specifici modelli, e hanno lavorato su dei modi migliori per modellare i sistemi dove gli esperimenti non erano possibili. I tipi di sistemi su cui ha lavorato COTRAPHEN includono deposizione elettroforetica in assenza di corrente, soluzioni elettrolitiche miscelate in modo casuale, assemblati membrana elettrodi nelle celle a combustibile e membrane a scambio ionico. I ricercatori hanno creato dei sistemi sperimentali per l’elettrodialisi a corrente pulsata, limitando le correnti alle interfacce nanoscopiche, e per la deposizione elettroforetica nelle celle a combustibile ad alta temperatura con membrana elettrolitica polimerica. Essi hanno creato dei modelli o hanno migliorato quelli già esistenti relativi alla deposizione elettroforetica, al trasferimento al di sopra della corrente limitante durante l’elettrodialisi, e alla elettroconvezione dovuta alle superfici ondulate delle membrane. Le scoperte di questo progetto saranno utili per i ricercatori che lavorano su fonti di energia pulita, trattamento delle acque, e altre tecnologie ambientali e industriali.