Operando imaging of solid state electrochemical interfaces using scanning thermo-ionic microscopy

使用扫描热离子显微镜对固态电化学界面进行操作成像

基本信息

  • 批准号:
    1708376
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.44万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-01 至 2022-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

With support from the Chemical Measurement and Imaging Program in the Division of Chemistry, Professors Adler and Li at the University of Washington (UW) are developing a new and powerful imaging method, scanning thermo-ionic microscopy, to help better understanding how rechargeable batteries or fuel cells work and to improve the design of the next generation of batteries with longer lives. This technique provides unique information about how charges and ions move at a liquid and surface interface and how their movement is decided by variations in the composition of materials. In terms of broader impacts, Professors Adler and Li offer a new hands-on laboratory course to UW students on using new theory and software tools for electrochemical imaging. Both faculty members and their students continuously participate in the "Hands-On, Minds-On" program at Seattle's Bryant Elementary School, which introduces hypothesis-based research approaches to 4th and 5th graders, as well as to local high school students. Professors Adler and Li also participate in the Washington Clean-Energy Institute (CEI) by offering a broad audience-based course on advanced materials for energy through the CEI curriculum. In this project, Professors Adler and Li develop a real time scanning thermionic microscopy (STIM) imaging tool to improve the design of fuel cells or rechargeable batteries for more effective and efficient energy storage media. The imaging method can gain insight about materials at time scales relevant to electrochemical reactions (10^(-6) ~ 1s). It offers a unique capability to extract temporal-spatial information quantitatively in terms of local reaction and transport rates, which is essential in understanding how charges flow across an interface and how an active interface responds under dynamic strain. The information leads to better quantitative understanding of how local variations in structure and composition result in overall system behavior observed in electrochemical materials. Both groups' are actively engaged in student training and outreach activities to local elementary and high schools, and through participation in the Washington Clean-Energy Institute (CEI).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在化学系化学测量和成像项目的支持下,华盛顿大学(UW)的阿德勒教授和李教授正在开发一种新的强大成像方法--扫描热离子显微镜,以帮助更好地了解可充电电池或燃料电池的工作原理,并改进下一代寿命更长的电池的设计。 这项技术提供了关于电荷和离子如何在液体和表面界面移动以及它们的移动如何由材料成分的变化决定的独特信息。在更广泛的影响方面,阿德勒教授和李教授为华盛顿大学的学生提供了一门新的动手实验室课程,内容是使用电化学成像的新理论和软件工具。教职员工和他们的学生都不断参加西雅图布莱恩特小学的“动手,动脑”项目,该项目向四年级和五年级学生以及当地高中生介绍基于假设的研究方法。阿德勒教授和李教授还参加了华盛顿清洁能源研究所(CEI),通过CEI课程提供先进的能源材料的广泛的观众为基础的课程。 在这个项目中,Adler和Li教授开发了一种真实的时间扫描电子显微镜(STIM)成像工具,以改进燃料电池或可充电电池的设计,以获得更有效和更高效的储能介质。 成像方法可以在与电化学反应相关的时间尺度(10^(-6)~ 1 s)上获得对材料的洞察。它提供了一个独特的能力,提取时间-空间信息定量的局部反应和传输速率,这是必不可少的了解如何电荷流过接口和动态应变下的活动接口响应。这些信息可以更好地定量了解结构和组成的局部变化如何导致电化学材料中观察到的整体系统行为。 这两个团体都积极参与学生培训和推广活动,以当地小学和高中,并通过参与华盛顿清洁能源研究所(CEI)。这一奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过评估使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准的支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dynamic X-ray Spectroscopy of La0.6Sr0.4CoO3-δ Thin Film Electrodes
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Brian. S. Gerwe;Keita Mizuno;Oki Sekizawa;Kiyofumi Nitta;Koji Amezawa;Stuart B. Adler
  • 通讯作者:
    Stuart B. Adler
High-throughput sequential excitation for nanoscale mapping of electrochemical strain in granular ceria
  • DOI:
    10.1039/c9nr07438d
  • 发表时间:
    2019-12-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Huang, Boyuan;Esfahan, Ehsan Nasr;Li, Jiangyu
  • 通讯作者:
    Li, Jiangyu
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