Zrozumienie elektrochemii elektrolitów „woda w soli”

Niedawno wyjaśniono nowe podejście do rozszerzenia dostępnego okna napięciowego elektrochemicznych systemów magazynowania energii, oparte na tzw. elektrolitach „woda w soli”. Chociaż badania nad transportem w stężonych elektrolitach sięgają kilkudziesięciu lat wstecz, niedawne wykazanie, że stężone wodne układy elektrolitowe mogą być używane w kontekście akumulatorów litowo-jonowych, ponownie rozbudziły zainteresowanie właściwościami elektrochemicznymi wysoce stężonych elektrolitów wodnych.

Oryginalna koncepcja wodnego akumulatora litowo-jonowego opierała się na zastosowaniu stężonych roztworów bis(trifluorometanosulfonylo)imidu litu, chociaż te elektrolity nadal mają pewne wady, w tym koszty, toksyczność i bezpieczeństwo. W niniejszej pracy opisujemy zachowanie elektrochemiczne prostego elektrolitu 1:1 opartego na silnie stężonych wodnych roztworach fluorku potasu (KF).

Wysoko uporządkowany grafit pirolityczny (HOPG) jest używany jako dobrze zdefiniowany węgiel modelowy do badania właściwości elektrochemicznych elektrolitu, a także jego podstawowej pojemności płaszczyzny z perspektywy mikroskopowej:

elektrolit KF wykazuje niezwykle szerokie okno potencjału (do 2,6 V). Odpowiedź faradaiczną na HOPG opisano również przy użyciu K ₃ Fe(CN) ₆  jako modelowej sondy redoks: wysoce stężony elektrolit zapewnia dobrą odwracalność elektrochemiczną i chroni powierzchnię HOPG przed adsorpcją zanieczyszczeń.

• Co więcej, elektrolit ten został zastosowany do symetrycznych superkondensatorów (z wykorzystaniem grafenu i węgla aktywnego jako materiałów aktywnych) w celu ilościowego określenia jego wydajności w zastosowaniach związanych z magazynowaniem energii.
• Stwierdzono, że superkondensatory z węglem aktywnym i grafenem wykazują wysoką pojemność grawimetryczną (221 F g ^-1  dla węgla aktywnego i 56 F g ^-1  dla grafenu), stabilne okno napięcia roboczego wynoszące 2,0 V, które jest znacznie wyższe niż zwykle gama kondensatorów na bazie wody i doskonała stabilność ponad 10 000 cykli.
• Wyniki te dostarczają fundamentalnego wglądu w szersze zastosowanie wysoce stężonych elektrolitów, co powinno umożliwić ich zastosowanie w przyszłych technologiach magazynowania energii.
• Ważnym zadaniem dla ekologów pozostaje określenie przepływu energii od producentów pierwotnych do wyższych poziomów troficznych w złożonych systemach. Biomarkery można wykorzystać do śledzenia źródeł węgla lub energii w tkankach organizmu. Jednak różne biomarkery różnią się zdolnością śledzenia źródeł węgla w zależności od tego, jak wiernie przenoszą się między poziomami troficznymi.
• Porównanie pojawiających się technik biomarkerowych z częściej stosowanymi technikami może wykazać względną skuteczność każdej z nich w określonych układach.
• W celu oceny ich zdolności do charakteryzowania i określić ilościowo podstawowe źródła węgla wspierające wróbel nadmorski (Ammodramus maritimus), pospolity gatunek słonych bagien. Wartości biomarkerów owadożernych owadów i krabów żywiących się osadami przeanalizowano jako wskaźniki, odpowiednio, głównych lądowych i wodnych podstawowych źródeł węgla.
• Wszystkie trzy techniki biomarkerów wykazały, że zarówno węgiel lądowy, jak i wodny był ważny dla wróbli morskich. Jednak FAA można było ocenić jedynie jakościowo, ze względu na obecnie ograniczoną wiedzę na temat modyfikacji troficznej kwasów tłuszczowych między tkankami pierwotnego producenta a tkankami tego konsumenta.
• Ilościowe modele mieszania stabilnych izotopów (SIA lub CSIA-AA) przewidywały prawie równy udział lądowych i wodnych źródeł węgla wspierających wróble morskie, jednak szacunki oparte na CSIA-AA były bardziej precyzyjne.
• Odkrycia te potwierdzają wykorzystanie CSIA-AA jako nowego narzędzia do ilościowego określenia względnego znaczenia podstawowych źródeł węgla u konsumentów słonych bagien. Integracja wielu technik biomarkerowych, z ich różnymi korzyściami i ograniczeniami, pomoże ograniczyć modele przepływu węgla i energii w przyszłych badaniach ekosystemów.

Doniesiono o udanym, wydajnym systemie indukcji wielu pędów soi w soi [Glycine max (L.) Merr.].

Wiele pędów indukowano z węzłów liścieniowych i segmentów hipokotylu hodowanych na pożywce z dodatkiem 2 mg/l tidiazuronu (TDZ) lub 1,15 mg/l benzyloadeniny (BA). Stwierdzono, że TDZ indukuje pędy przybyszowe skuteczniej niż BA, a segmenty hipokotylowe promują więcej pędów przybyszowych niż węzły liścieniowe.

Optymalne stężenia TDZ dla organogenezy pędów z segmentów hipokotylu wynosiły od 1 do 2 mg/l. Podłoża podstawowe miały również wpływ na efektywność organogenezy pędów. Częstość tworzenia pędów przybyszowych wykazywała tendencję do wzrostu, gdy stężenie soli w pożywce podstawowej uzupełnionej 2 mg/l TDZ było zmniejszone. Dwie pożywki (1/2B5 i 1/2L2) skutecznie stymulowały organogenezę pędów z segmentów hipokotylu. Sposób ten może zatem być korzystnie stosowany w produkcji transgenicznych roślin soi.