带电纳米通道中的热渗透：表面电荷和离子强度的影响
摘要：电渗现象是指由于温度梯度引起的流体迁移。对于带电纳米多孔介质中的电渗现象的机制理解仍然不完整，然而对于几个环境和能源应用非常重要，比如低品位废热回收、废水回收、燃料电池和核废料储存。本文通过一系列的分子动力学模拟结果提供了关于带电二氧化硅纳米通道中的电渗现象的理解。考虑了纯水和溶解了NaCl的水的模拟。首先，量化了表面电荷对电渗系数的符号和大小的影响。发现这种影响主要与纳米限制和表面电荷引起的水电化学双层的结构改变相关。此外，结果表明表面电荷会降低界面液体的自扩散性和电渗现象。当表面电荷密度超过$-0.03 C/m^2$时，电渗则会改变方向。发现电渗流动和自扩散性随NaCl浓度的增加而增加。通过考虑NaCl离子的Ludwig-Soret效应来解耦溶剂和溶质的通量，以确定控制行为的主要机制。除了在微观上对电渗现象的定量化和机制理解的进展外，这项工作还提供了研究更广泛的纳米尺度空间中耦合热质传递问题的方法。
作者：Wei Qiang Chen, Andrey P Jivkov and Majid Sedighi
论文ID：2302.09430
分类：Chemical Physics
分类简称：physics.chem-ph
提交时间：2023-07-14