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.
在化学测量和成像计划的支持下,华盛顿大学(UW)的Adler教授和Li正在开发一种新的功能型成像方法,即扫描热离世显微镜,以帮助更好地理解可充电电池或可充电的电池燃料电池起作用并改善寿命更长的下一代电池的设计。 该技术提供了有关电荷和离子如何在液体和表面界面移动以及如何通过材料组成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UW学生提供了新的实验室课程,以使用新的理论和软件工具进行电化学成像。教职员工及其学生都不断参加西雅图科比小学的“动手,思维”计划,该课程介绍了基于假设的研究方法,为4和5年级的学生以及当地的高中生介绍。阿德勒教授和李教授还通过CEI课程提供有关高级能源的高级能源材料课程,参加了华盛顿清洁能源研究所(CEI)。 在该项目中,Adler教授和Li开发了实时扫描热显微镜(STIM)成像工具,以改善燃料电池或可充电电池的设计,以更有效,有效地储能培养基。 成像方法可以在与电化学反应有关的时间尺度上获得有关材料的见解(10^(-6)〜1s)。它提供了独特的能力,可以根据局部反应和运输速率进行定量提取时间空间信息,这对于理解电荷如何跨界面流动以及在动态压力下的主动界面如何响应至关重要。该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。 这两个小组都积极从事学生培训和外展活动,并通过参与华盛顿清洁能源研究所(CEI)。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过使用评估的人来支持的基金会的智力优点和更广泛的影响评论标准。

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)
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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