イオン・電子伝導体-イオン伝導体界面のフェーズフィールドモデル

离子/电子导体-离子导体界面的相场模型

基本信息

  • 批准号:
    19017005
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.84万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2007 至 2008
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

電気化学プロセスに対するフェーズフィールドモデルを構築し、電子伝導体-イオン伝導体界面の安定性解析を行った。本年度は、従来のモデルにおいては簡略化されていた系の電流をNernst-Planck方程式により正しく記述することにより、電極/電解質の相間電位と両相間の化学ポテンシャル差を関係づけることができた。また、両相間に化学ポテンシャル差を与えた条件でフェーズフィールドモデルにより解析した相問電位はNernst式を満足することが示された。そこで、このモデルを用いて2次元平衡界面形状を解析した結果、界面曲率と相間電位差変化量の間で界面エネルギー異方性を考慮したGibbs-Thomsonの関係が成り立つことを確認した。また、相間電位差、異方性強さの変化による界面安定臨界波長を求め、その値が成長速度の平方根に反比例することを示した。さらに、モデル水溶液系における電析デンドライト成長の解析を行い、定常成長におけるデンドライト先端曲率半径が成長速度の-112乗に比例することを示した。また、この先端曲率半径は同条件で求めた界面安定臨界と線形関係にあり、凝固デンドライトと同様のスケーリング則を満足することを示した。また、本研究で開発したフェーズフィールドモデルの応用として、Ag/Ag2S系原子スイッチにおけるAg柱成長とスイッチング挙動の解析を行った。その結果、Ag/Ag2S界面でのAg+の還元反応に必要な過剰エネルギー(過電圧)を仮定することにより、電圧印可時のAg柱の一様な成長および電圧掃引によるスイッチング挙動を再現できることを示した。
Electrical and chemical analysis of the stability of electronic conductor-electronic conductor interfaces This year, the current of the system is simplified into Nernst-Planck equation, and the potential between electrodes and electrolytes is described. The difference between the chemical and physical properties of a compound can be explained by the following equation: 2-D equilibrium interface shape analysis results, interface curvature, potential difference, and interface anisotropy are considered. Gibbs-Thomson relationship is confirmed. The critical wavelength of interface stability is determined by the potential difference between phases and the anisotropy. The square root of growth rate is inversely proportional to the critical wavelength. In this paper, the analysis of the growth of the electrolyte in the aqueous solution system, the steady growth of the electrolyte tip curvature radius and the growth rate of-112 ratio are shown. The radius of curvature at the tip of the interface is the same as that at the tip of the interface. This study is aimed at analyzing the growth and movement of Ag columns in Ag/Ag2S system. As a result, Ag+ reduction reaction at Ag/Ag2S interface is necessary to determine the growth of Ag column (overvoltage) at Ag/Ag2S interface. The growth of Ag column at Ag/Ag2S interface can be determined by voltage scanning.

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)
Electric current and electrode potential in phase-field modeling
相场建模中的电流和电极电位
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Okajima;Y. Shibuta;T. Suzuk
  • 通讯作者:
    T. Suzuk
Phase-field modeling for electrodeposition process
  • DOI:
    10.1016/j.stam.2007.08.001
  • 发表时间:
    2007-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Y. Shibuta;Yoshinao Okajima;Toshio Suzuki
  • 通讯作者:
    Y. Shibuta;Yoshinao Okajima;Toshio Suzuki
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    1978
  • 资助金额:
    $ 3.84万
  • 项目类别:
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