Линден Арчер - Lynden Archer

Линден Арчер
Линден Арчер UCDavis.jpg
ОбразованиеСтэндфордский Университет (кандидат наук, 1993)
Университет Южной Калифорнии (BS, 1989)
НаградыЧлен Национальной инженерной академии (2018)
Член Американского физического общества (2007)
Научная карьера
ПоляХимическая инженерия
УчрежденияКорнелл Университет

Линден А. Арчер - инженер-химик, Джозеф Силберт, декан инженерного факультета, Дэвид Кролл, директор Института энергетических систем, и профессор химической инженерии в Корнелл Университет Он стал членом Американское физическое общество в 2007 году и был избран в Национальная инженерная академия в 2018 году. Исследования Арчера охватывают полимерные и гибридные материалы и находят применение в технологиях хранения энергии. Его индекс Хирша составляет 81 по версии Google Scholar.[1]

Образование

Арчер родился и вырос в Гайана и хотел быть инженер по керамике в старшей школе.[2]Он получил одну из первых международных стипендий от Университет Южной Калифорнии в 1986 г.[3] и, будучи студентом бакалавриата, решил работать с полимерами в первом семестре.[4]

В 1989 году Арчер окончил Университет Южной Калифорнии с дипломом BS степень в области химического машиностроения (наука о полимерах). Он заработал кандидат наук в химическом машиностроении из Стэндфордский Университет в 1993 г.[5]Впоследствии Арчер работал в качестве постдокторанта технического персонала в AT&T Bell Laboratories в 1994 г.[6]

Карьера

Арчер - заслуженный профессор химической и биомолекулярной инженерии в семье Джеймса А. Френд в Корнельском университете. Он начал работать на факультете Корнелла в 2000 году.[7]С 2010 по 2016 год Арчер занимал должность директора Школы химической и биомолекулярной инженерии Смита в Корнельском университете Уильяма К. Хуи.[8][5]Перед тем, как присоединиться к Корнеллу, Арчер работал преподавателем химического машиностроения в Техасский университет A&M, 1994-1999.[9]

Арчер - Дэвид Кролл, директор Корнельского института энергетических систем.[10][11]С 2008 года Арчер занимает пост содиректора Центра энергетики и устойчивого развития KAUST-Cornell.[7]Он также является со-директором Корнельского центра инженерии и технологий наноматериалов (CNET).[12]Арчер представил на Семинар по технологиям возобновляемой и устойчивой энергии организована программой стипендий NSF-IGERT для выпускников «Чистая энергия для зеленой промышленности» в 2012 году.[13][14][15]

8 июня 2020 года Корнелл объявил, что Арчер был назначен деканом инженерного факультета Джозефа Силберта на пятилетний срок, начинающийся 1 июля 2020 года.[16][17] Арчер - второй темнокожий американец, занявший эту должность после своего прямого предшественника. Лэнс Коллинз.

Арчер - член консультативного совета Carbon XPrize.[18][19]Он также входит в редколлегию журнала Зеленая энергия и окружающая среда.[20]

В 2011 году Арчер и его жена Шиваун Арчер, работающая в Meinig Школа Биомедицинская инженерия в Корнельском университете, соучредитель технологической компании NOHMs Technologies Inc. на основе его исследования наноразмерных органических гибридных материалов (NOHMs) по лицензии Корнельского центра лицензирования технологий.[21][22]

Арчер был представлен в Здесь и сейчас программа подготовлена энергетический ядерный реактор и WBUR в 2016 году.[23]Scientific American назвал разработку Арчера электрохимической ячейки, улавливающей углекислый газ, в числе 10 своих лучших идей, меняющих мир на 2016 год.[21][24][25]

Исследование

Исследования Арчера сосредоточены на транспортные свойства полимеров и органо-неорганические гибридные материалы, а также их приложения для хранилище энергии и улавливание углерода технологии.[5][7]Его исследования охватывают несколько различных компонентов батарей.

Электролиты

Арчер обнаружил, что добавление определенных галогенид соли в жидкость электролиты создает наноструктурированные поверхностные покрытия на литиевая батарея аноды, препятствующие развитию дендритные структуры которые растут внутри аккумуляторного элемента и обычно приводят к снижению производительности и перегреву.[26] Это исследование проводилось путем моделирования металла. электроосаждение с помощью теория функционала плотности и механика сплошной среды.

Добавляя олово в электролит на основе карбоната, группа Арчера наблюдала мгновенное образование границы раздела нанометрового слоя, которая экранирует анод и предотвращает образование дендритов, но сохраняет его электрохимически активным.[27]Литий может быстро сплавиться с добавленным оловом, что делает осаждение лития во время перезарядки более равномерным. В результате литиевый анод с оловянной поверхностью раздела имел срок службы батареи более 500 часов при 3 мА / см.2, в отличие от 55 часов без защитного интерфейса. Олово требует минимального количества специального оборудования и обработки. С более дешевым натриевым анодом срок службы батареи может быть увеличен с менее чем 10 до более чем 1700 часов.

Еще один способ предотвратить рост дендритов в батареях, который исследовал Арчер, - это добавление крупных полимеров в жидкий электролит. Изменяется консистенция жидкости: она становится вязкоупругой, что подавляет электроконвекцию и, следовательно, предотвращает образование структур, способствующих образованию дендритов.[28]Арчер также исследовал полимеризацию ранее жидкого электролита внутри электрохимической ячейки, которая может улучшить контакт между электролитом и электродами.[29]

Мембраны

Другой способ подавления роста дендритов, который исследовал Арчер, - это включение пористой наноструктурированной мембраны, которая предотвращает образование подповерхностных структур в литиевом электроде.[30][31]Ключевые наноразмерные органические гибридные материалы (NOHM) были сформированы путем прививки полиэтиленоксид на кремнезем, впоследствии сшитый с оксид полипропилена для создания прочных пористых мембран. Промежуточная пористость позволяет жидким электролитам течь, но препятствует прохождению дендритов. Включение таких мембран не требует значительных изменений в конструкции батареи. Группа Арчера обнаружила, что такой пористый электролит эффективно удлиняет путь, по которому ионы проходят между анодом и катодом, и, таким образом, увеличивает срок службы анода.[32]Кроме того, пористая полимерная мембрана мягче металла, но, тем не менее, может действовать как эффективный сепаратор, подавляющий рост дендритов из-за своей извилины наноструктура.

Арчер исследовал, как прикрепление анионов к разделительной мембране в батарее может стабилизировать электрохимический элемент, в котором в качестве электродов используются химически активные металлы. Электрическое поле на металлическом электроде уменьшается, что повышает стабильность во время перезарядки батареи даже при более высоких токах, где обычно формируется зона истощения из-за миграции ионов, которая, в свою очередь, инициирует рост дендритов. Эта зона истощения может быть нейтрализована путем постоянного связывания анионов с мембраной, что в конечном итоге предотвращает выход батареи из строя. Этот метод может применяться к литиевым батареям, но также и к батареям из натрия или алюминия.[33]

Аноды

Изучая материалы, альтернативные литию для использования в батареях, Арчер обнаружил способ обработки алюминиевых пленок, чтобы предотвратить образование слоя оксида алюминия, который препятствует передаче электрического заряда.[34]Алюминий покрыт ионной жидкостью, содержащей ионы хлора и небольшое количество азотсодержащих органических соединений. Эта обработка разрушает существующий оксид алюминия и предотвращает образование дополнительного оксида.

Исследования Арчера открыли способ создания недорогой батареи с цинковым анодом с эпитаксией путем выращивания цинка на графене, который создает очень стабильный накопитель энергии высокой плотности обратимым образом из-за его электрохимической инертности.[35][36]

Арчер учился электрохимические ячейки которые могут как улавливать углекислый газ, так и производить электричество.[37][21]Эти устройства состоят из анода из алюминиевой фольги, пористого и электропроводящего катода, который пропускает углекислый газ и кислород, и жидкого электролита, соединяющего анод и катод, через который молекулы могут диффундировать. В экспериментах такие электрохимические ячейки генерировали 13 Амперные часы на каждый грамм уловленного углерода и превращенного диоксида углерода в оксалат алюминия, который затем может быть преобразован в Щавелевая кислота.

Почести

Рекомендации

  1. ^ "Линден Арчер - Google Scholar". scholar.google.com. Получено 6 августа, 2020.
  2. ^ а б "После лекции: Линден Арчер". Национальный фонд науки. 16 марта 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  3. ^ «USC Viterbi - инженер, осень 2011». Получено 26 апреля, 2020.
  4. ^ "Ученый: профессор Линден Арчер исследует полимеры". Корнелл Дейли Сан. 26 марта 2013 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  5. ^ а б c d «Выдающаяся лекция WIN - профессор Линден Арчер:« Принципы проектирования электролитов для литий-металлических батарей »"". Получено 25 апреля, 2020.
  6. ^ а б c "44-я ежегодная лекция Дэвида М. Мейсона по химической инженерии". Получено 25 апреля, 2020.
  7. ^ а б c d е «Семинар - Линден Арчер, Корнельский университет». Лаборатория Беркли. Получено 25 апреля, 2020.
  8. ^ а б "Линден А. Арчер - Лекция". Получено 25 апреля, 2020.
  9. ^ "Линден А. Арчер - Школа химической и биомолекулярной инженерии Смита". Получено 25 апреля, 2020.
  10. ^ а б «Выдающаяся серия лекций инженерного колледжа 2019-20». Получено 25 апреля, 2020.
  11. ^ «Руководство - Корнельский институт энергетических систем». Получено 25 апреля, 2020.
  12. ^ «Новая лаборатория наноматериалов в Корнельском университете предоставляет пространство для совместных исследований». Корнелл Дейли Сан. 2 февраля 2016 г.. Получено 26 апреля, 2020.
  13. ^ «РЕСЕТ 2012». Получено 25 апреля, 2020.
  14. ^ Панель технологических инноваций ReSET 2012: профессор Линден Арчер (Корнельский университет) на YouTubeЛинден Арчер - Ресурсы IGERT на Vimeo
  15. ^ Панельная дискуссия вопросов и ответов: Возобновляемые источники энергии - Технологические инновации - IGERT Resources на Vimeo
  16. ^ «Линден Арчер назначен деканом инженерного колледжа». Корнельская хроника. 8 июня 2020 г.. Получено 10 июня, 2020.
  17. ^ «Линден Арчер назначен новым деканом инженерного колледжа». Корнелл Дейли Сан. 8 июня 2020 г.. Получено 8 июня, 2020.
  18. ^ «Научно-консультативный совет». Получено 25 апреля, 2020.
  19. ^ «Могут ли химики превратить загрязнения в золото?». Scientific American. 25 июля 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  20. ^ Редакция "Зеленая энергия и окружающая среда". Получено 25 апреля, 2020.
  21. ^ а б c «От лаборатории к бесценным энергетическим инновациям». Корнельское исследование. 15 мая 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  22. ^ «НОХМс Технологии». Получено 25 апреля, 2020.
  23. ^ "Профиль ученого: создание лучшей батареи". WBUR. 15 июня 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  24. ^ «Идеи, меняющие мир 2016». Scientific American. 1 декабря 2016 г.. Получено 23 мая, 2020.
  25. ^ «Аккумуляторы могут вытягивать углерод из атмосферы». Scientific American. 1 декабря 2016 г.. Получено 23 мая, 2020.
  26. ^ «Добавьте щепотку соли, чтобы продлить время автономной работы (День 92)». 27 августа 2014 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  27. ^ «Аккумулятор нового поколения из олова». Корнельская хроника. 10 апреля 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  28. ^ «Стабильность и безопасность ударных батарей из тяжелых полимеров». Министерство энергетики США. Получено 25 апреля, 2020.
  29. ^ «Достижения указывают путь к меньшим и более безопасным батареям». Корнельская хроника. 14 марта 2019 г.,. Получено 25 апреля, 2020.
  30. ^ «Нано-мембраны для контроля дендритов батарей». 9 февраля 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  31. ^ «Литий-металлический аккумулятор комнатной температуры ближе к реальности». Корнельская хроника. 3 февраля 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  32. ^ "'Элегантный дизайн может привести к созданию более мощной и безопасной литий-металлической батареи ». Корнельская хроника. 18 июня 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.
    "'Элегантный дизайн может привести к созданию более мощной и безопасной литий-металлической батареи ». Фонд Кавли. 28 июня 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  33. ^ «Команда изобретает новый способ стабилизации заряда батареи». Корнельская хроника. 15 июля 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  34. ^ Скотт, Эндрю (30 ноября 2018 г.). «Адаптация алюминия для лучших батарей». Природа Ближнего Востока. Дои:10.1038 / nmiddleeast.2018.152. Получено 25 апреля, 2020.
  35. ^ «Цинк-анодные батареи доказывают свою стойкость». Корнельская хроника. 1 ноября 2019 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  36. ^ "Группа Арчер опубликовала в Science о своей концепции использования эпитаксии для регулирования реакций в аноде батареи". Школа химической и биомолекулярной инженерии Роберта Фредерика Смита, Корнельский университет. 4 ноября 2019 г.,. Получено 25 апреля, 2020.
  37. ^ «Электрохимическая ячейка производит электричество и химические вещества из CO2». IEEE Spectrum. 20 июля 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  38. ^ а б «Центр энергетических материалов в Корнелле - Линден Арчер». Получено 25 апреля, 2020.
  39. ^ "Резюме премии № 9624254 - Карьерная программа: проскальзывание, вызванное сдвигом на границах раздела полимер-твердое тело". Получено 25 апреля, 2020.
  40. ^ "Архив сотрудников APS". Получено 25 апреля, 2020.
  41. ^ «KAUST объявляет об открытии грантов Центру глобального исследовательского партнерства». AAAS EurekAlert !. 8 мая 2008 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  42. ^ «Горячие газеты - январь 2010». Получено 25 апреля, 2020.
  43. ^ «Сюн Вэнь (Дэвид) Лу и Линден А. Арчер беседуют с сайтом ScienceWatch.com и отвечают на несколько вопросов о новых горячих статьях этого месяца в области материаловедения». Получено 25 апреля, 2020.
  44. ^ Лу, Сюн Вэнь (Давид); Арчер, Линден А .; Ян Цзычао (29 октября 2008 г.). «Полые микро- / наноструктуры: синтез и применение». Современные материалы. 20 (21): 3987–4019. Дои:10.1002 / adma.200800854. Получено 25 апреля, 2020.
  45. ^ "Воссоединение выпускников Морка". Инженерная школа USC Viterbi. Получено 25 апреля, 2020.
  46. ^ а б «Премия Форума науки и техники в наномасштабе». Американский институт инженеров-химиков. Получено 25 апреля, 2020.
  47. ^ «Лауреаты премии NSEF 2014 года». Получено 25 апреля, 2020.
  48. ^ «Нанометр - информационный бюллетень центра Cornell NanoScale, весна 2016» (PDF). Получено 25 апреля, 2020.
  49. ^ "Цитируемые исследователи Thomson Reuters 2016 - Материаловедение". 28 сентября 2016 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  50. ^ «Лекция в рамках школы Кокрелла -« Явления переноса и электроосаждение металлов в высокоэнергетических перезаряжаемых батареях », доктор Линден А. Арчер, Корнельский университет». Получено 25 апреля, 2020.
  51. ^ «Наноразмерные органические гибридные материалы и их применение в технологиях накопления энергии нового поколения». Национальный фонд науки. Получено 25 апреля, 2020.
  52. ^ «Выдающаяся лекция MPS профессора Линдена Арчера (Корнелл) о наноразмерных органических гибридных материалах». Национальный фонд науки. Получено 25 апреля, 2020.
  53. ^ «Профессор Линден А. Арчер из Корнельского университета выступит с лекцией на Форуме молекулярных наук 14 ноября 2017 года». Получено 25 апреля, 2020.
  54. ^ "Веб-сайт NAE - Профессор Линден А. Арчер". Получено 25 апреля, 2020.
  55. ^ «Профессор, родившийся в Гайане, получил одну из высших наград в мире в области инженерии». 14 февраля 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  56. ^ «Трое афроамериканцев будут приняты в Национальную инженерную академию». Журнал чернокожих в высшем образовании. 30 июля 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.«Линден А. Арчер, Гэри С. Мэй и Габриэль С. Эджебе будут приняты в Национальную инженерную академию на 2018 год». Журнал Houston Style. 6 августа 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  57. ^ «ПО ВСЕЙ АМЕРИКЕ: трое афроамериканцев заявляют о редких инженерных достижениях». Philadelphia Tribune. 21 августа 2018 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  58. ^ «Линден Арчер внесена в список самых цитируемых исследователей 2019 года по версии Web of Science». Школа химической и биомолекулярной инженерии Роберта Фредерика Смита, Корнельский университет. 16 января 2020 г.. Получено 25 апреля, 2020.
  59. ^ "Цитируемые исследователи - получатели 2019". Web of Science. Получено 25 апреля, 2020.
  60. ^ Выдающаяся лекция: Линден А. Арчер на YouTube
  61. ^ Линден Арчер: «Стабильность границ раздела металл-электролит во вторичных батареях» на YouTube
  62. ^ Линден Арчер: Панельная дискуссия на факультете на YouTube
  63. ^ "Общество реологов - класс 2020". Общество реологии. Получено 16 ноября, 2020.

внешняя ссылка