Modelling the Ionic Conductivity of Nanopores with Electrically Conductive Surface : научное издание

Krom Artur; Medvedeva Maria; Ryzhkov Ilya I.

Дополнительные ссылки: eLibrary · Scopus · WOS

База данных: Каталог библиотеки СФУ

Библиографическое описание: Modelling the Ionic Conductivity of Nanopores with Electrically Conductive Surface : научное издание / Artur I. Krom, Maria I. Medvedeva, Ilya I. Ryzhkov. - Текст : непосредственный // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Математика и физика = Journal of Siberian Federal University - Mathematics and Physics. - 2021. - Т.14, №1. - P. 74-86. - Cited Reference Count: 27. - The reported study was funded by Russian Foundation for Basic Research, Government of Krasnoyarsk Territory, Krasnoyarsk Regional Fund of Science, to the research project 1848-242011 "Mathematical modelling of synthesis and ionic transport properties of conductive nanoporous membranes".; A. I. Krom is thankful for the support provided by the Krasnoyarsk Mathematical Center and financed by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation in the framework of the establishment and development of regional Centers for Mathematics Research and Education (Agreement no. 075-02-2020-1631)., Russian Foundation for Basic Research, Government of Krasnoyarsk Territory, Krasnoyarsk Regional Fund of Science. 1848-242011. - Krasnoyarsk Mathematical Center. - ISSN 1997-1397. - ISSN 2313-6022, DOI 10.17516/1997-1397-2021-14-1-74-86.

Аннотация: The ionic conductivity of nanopores with electrically conductive surface is investigated theoretically. The generalization of two-dimensional (2D) Space-charge model to calculating the ion transport under the applied potential gradient in a nanopore with constant surface potential is proposed for the ﬁrst time. The results are compared with one-dimensional (1D) Uniform potential model, which is derived from the Space-charge model by assuming the independence of potential, ion concentrations, and pressure on the radial coordinate. We have found that the increase of surface potential magnitude leads to the enhancement of conductivity due to the increase of counter-ion concentration inside the nanopore. It is shown that the 1D and 2D models provide close results when the pore radius is smaller than the Debye length. Otherwise, the 1D model essentially overestimates the ionic conductivity. According to the 2D model, the ionic conductivity decreases with increasing the nanopore radius, while the 1D model predicts the opposite trend, which is not physically correct.
В работе теоретически исследуется ионная проводимость нанопоры с электропроводящей поверхностью. Для описания ионного переноса под действием приложенной разности потенциалов в нанопоре с постоянным поверхностным потенциалом впервые предложено обобщение двумерной модели пространственного заряда на основе уравнений Навье-Стокса, Нернста-Планка и Пуассона. Результаты расчетов сравниваются с данными, полученными на основе одномерной модели равномерного потенциала, которая выводится из модели пространственного заряда в предположении независимости потенциала, концентраций ионов и давления от радиальной координаты. Установлено, что увеличение абсолютной величины потенциала поверхности приводит к росту проводимости в силу повышения концентрации противоионов внутри нанопоры. Показано, что обе модели дают близкие значения проводимости для нанопор, радиус которых меньше длины Дебая. Для нанопор большего радиуса одномерная модель дает завышенные значения проводимости. Согласно двумерной модели, ионная проводимость уменьшается с увеличением радиуса нанопоры, что не подтверждается одномерной моделью, которая даёт физически некорректный результат в этом случае.
The ionic conductivity of nanopores with electrically conductive surface is investigated theoretically. The generalization of two-dimensional (2D) Space–charge model to calculating the ion transport under the applied potential gradient in a nanopore with constant surface potential is proposed for the first time. The results are compared with one-dimensional (1D) Uniform potential model, which is derived from the Space–charge model by assuming the independence of potential, ion concentrations, and pressure on the radial coordinate. We have found that the increase of surface potential magnitude leads to the enhancement of conductivity due to the increase of counter–ion concentration inside the nanopore. It is shown that the 1D and 2D models provide close results when the pore radius is smaller than the Debye length. Otherwise, the 1D model essentially overestimates the ionic conductivity. According to the 2D model, the ionic conductivity decreases with increasing the nanopore radius, while the 1D model predicts the opposite trend, which is not physically correct. © Siberian Federal University. All rights reserved.

Год издания: 2021

Авторы: Krom Artur , Medvedeva Maria , Ryzhkov Ilya I.

Издательство: Сибирский федеральный университет, Красноярск

Источник: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Математика и физика

Выпуск: Т.14, №1

Номера страниц: 74-86

Держатель оригинала документа: Institute of Computational Modelling of SB RAS, Siberian Federal University

Количество экземпляров:

Твёрдая копия издания отсутствует в фонде библиотеки

Показать дополнительные сведения

Modelling the Ionic Conductivity of Nanopores with Electrically Conductive Surface : статья из журнала

Krom Artur и др.
2021 год

Ionic Conductivity of Nanopores with Electrically Conductive Surface: Comparison Between 1D and 2D… : научное издание

Krom A.I. и др.
2021 год

Switchable ionic selectivity of membranes with electrically conductive surface: Theory and… : статья из журнала

Ryzhkov Ilya I. и др.
2021 год

Моделирование проводящих нанопористых мембран с переключаемой ионной селективностью : научное издание

Рыжков И. И. и др.
2020 год

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТИ НАНОПОРИСТЫХ МЕМБРАН С ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ… : доклад, тезисы доклада

Кром А. И. и др.
2020 год

Modelling of electrochemically switchable ion transport in nanoporous membranes with conductive… : статья из журнала

Ryzhkov Ilya I. и др.
2019 год

On the origin of membrane potential in membranes with polarizable nanopores : статья из журнала

Ryzhkov I.I. и др.
2018 год

Enhancement of ionic conductivity in electrically conductive membranes by polarization effect : научное издание

Kharchenko Ivan A. и др.
2024 год

Modelling of Conductive Nanoporous Membranes with Switchable Ionic Selectivity : научное издание

Ryzhkov I.I. и др.
2020 год

Changes of the Fermi Surface Topology in the Three-orbital Model for Iron Pnictides with the Spin… : научное издание

Ivanov Danil A. и др.
2023 год

Modelling the Performance of Electrically Conductive Nanofiltration Membranes : статья из журнала

Kapitonov Alexey A. и др.
2023 год

Modelling of Electrochemically Switchable Ion Transport in Nanoporous Membranes with Conductive… : статья из журнала

Ryzhkov Ilya и др.
2019 год

Modelling of Residual Stresses and Distortions of the Wall on a Substrate Built by Wire-Arc… : статья из журнала

Dudin Dmitriy и др.
2024 год

On the Boundedness of Maximal Operators Associated with Singular Surfaces : статья из журнала

Usmanov Salim
2024 год

Modelling of a Sandwich Plate Cross-section with Different Moduli of the Material under… : статья из журнала

Petrakov Igor
2025 год

Changes of the Fermi Surface Topology in the Three-orbital Model for Iron Pnictides with the Spin… : статья из журнала

Ivanov Danil и др.
2023 год

Библиотечно-издательский комплекс СФУ

Modelling the Ionic Conductivity of Nanopores with Electrically Conductive Surface : научное издание
статья из журнала

Похожие публикации