Durch die Entschlüsselung von Schwingungssignaturen und die Beobachtung von Ionenaustausch konnte ein Team des Oak Ridge National Laboratory aufdecken, wie sich chemische Spezies in einer hochreaktiven geschmolzenen Salzmischung aus Aluminiumchlorid und Kaliumchlorid bilden. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Chemische Wissenschaft.
Mischungen aus Chloridsalzen werden häufig in elektrochemischen Studien verwendet, die für das Verständnis der Batterieleistung von entscheidender Bedeutung sind. Die Bestimmung der Chloridbasizität ist für die Entwicklung korrosionsbeständiger Materialien von entscheidender Bedeutung.
„Das Verhalten von geschmolzenen Salzen in reaktiven Umgebungen zu verstehen, ist eine große Herausforderung“, sagte Vyacheslav Bryantsev, Leiter der Gruppe „Chemische Trennungen“. Um diese Herausforderung zu bewältigen, nutzte das Team Supercomputer, um nanosekundenschnelle Simulationen auf elektronischer Ebene durchzuführen und zu zeigen, wie reaktive Spezies im Laufe der Zeit entstehen, sich entwickeln und zerfallen.
Santanu Roy, der die Arbeit mitleitete, sagte: „Durch die Modellierung der Schwingungsspektren konnten wir die Verteilung wichtiger Ionenarten in den Salzzusammensetzungen präziser bestimmen als mit anderen Methoden. Eine Ratentheorie des Ionenaustauschs hat uns geholfen, besser zu verstehen, wie und mit welcher Rate sich Ionen neu anordnen, um neue Arten zu bilden.“
„Die in dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse werden weitreichende Auswirkungen auf die Weiterentwicklung von Energieanwendungen auf Basis geschmolzener Salze haben, darunter Hochtemperaturbatterien, Solarkraftwerke und Kernreaktoren“, sagte Elicia Ferrer.
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Luke D. Gibson et al., Verfolgung mechanistischer Pfade und Reaktionskinetiken zum Gleichgewicht in reaktiven Salzschmelzen, Chemische Wissenschaft (2024). DOI: 10.1039/D3SC06587A