Nuwe COF-materiaal kan beteken dat elektriese motors vinniger laai

'N Elektriese motor is tans afhanklik van 'n komplekse wisselwerking tussen beide batterye en superkapasitors om die energie te voorsien wat hulle nodig het om plekke te gaan sit. Maar chemici ontwikkel 'n nuwe materiaal wat dit kan verander.

"Ons materiaal kombineer die beste van albei wêrelde - die vermoë om groot hoeveelhede elektriese energie of lading te berg, soos 'n battery, en die vermoë om vinnig te laai en ontslae te raak, soos 'n superkapasitor," sê William Dichtel, 'n professor in chemie aan die Noordwes-Universiteit. wat kovalente organiese raamwerke (COF's) bestudeer.

Dichtel en sy navorsingspan het 'n COF-'n sterk, stywe polimeer gekombineer met 'n oorvloed klein porieë wat geskik is vir die berging van energie. Met 'n baie geleidende materiaal om die eerste gewysigde redoksaktiewe COF te skep wat die gaping met ander ouer poreuse koolstof- gebaseerde elektrodes.

"KO's is pragtige strukture met baie belofte, maar hul geleidingsvermoë is beperk," sê Dichtel. "Dis die probleem wat ons hier aanspreek. Deur hulle te verander-deur die kenmerk wat hulle ontbreek, te voeg, kan ons COF's op 'n praktiese manier begin gebruik. "

En gewysigde KO's is kommersieel aantreklik: KO's word gemaak van goedkoop, geredelik beskikbare materiale, terwyl koolstof-gebaseerde materiale duur is om te verwerk en massaproduk te maak.


innerself teken grafiese in


'N Referaat deur Dichtel en mede-outeurs van Noordwes en Cornell Universiteit verskyn in die joernaal ACS Sentrale Wetenskap.

Om die vermoë van die nuwe materiaal te demonstreer, het die navorsers 'n muntsellebattery-prototipe-toestel gebou wat 'n lig-emitterende diode vir 30 sekondes kan aanstuur.

Die materiaal het uitstekende stabiliteit, in staat om 10,000 lading / ontslag siklusse, die navorsers verslag. Hulle het ook uitgebreide addisionele eksperimente uitgevoer om te verstaan ​​hoe die COF en die geleidende polimeer, genoem PEDOT, saamwerk om elektriese energie op te slaan.

Dichtel en sy span het die materiaal op 'n elektrode-oppervlak gemaak. Twee organiese molekules wat selfgemonteer en gekondenseer is in 'n heuningkoekagtige rooster, een 2D-laag gestapel bo-op die ander. In die gate van die rooster, of porieë, het die navorsers die geleidende polimeer gedeponeer.

Elke porie is slegs 2.3 nanometers wyd, maar die COF is vol van hierdie nuttige porieë, wat 'n baie oppervlak in 'n baie klein ruimte skep. 'N klein hoeveelheid van die sagte COF poeier, net genoeg om 'n skootglas te vul en dieselfde as 'n dollarrekening te weeg, het die oppervlak van 'n Olimpiese swembad.

Die gewysigde COF het 'n dramatiese verbetering getoon in die vermoë om beide energie te stoor en om die toestel vinnig te laai en uit te voer. Die materiaal kan ongeveer 10 keer meer elektriese energie berg as die ongemodifiseerde COF, en dit kan die elektriese lading in en uit die toestel 10 tot 15 keer vinniger stoor.

"Dit was redelik verstommend om hierdie vertoningswins te sien," sê Dichtel. "Hierdie navorsing sal ons lei as ons ander gemodifiseerde COF's ondersoek en werk om die beste materiaal te vind vir die skep van nuwe elektriese energie stoor toestelle."

Die Nasionale Wetenskapstigting, die Camille en Henry Dreyfus Foundation, en die US Army Research Office ondersteun die navorsing.

Bron: Noordwes-Universiteit

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon