Az új COF anyag jelentheti az elektromos autók gyorsabb töltését

Az elektromos autó jelenleg az akkumulátorok és a szuperkondenzátorok komplex kölcsönhatására támaszkodva biztosítja a szükséges energiát. De a vegyészek új anyagot fejlesztenek ki, amely ezen változtathat.

„Anyagunk egyesíti a két világ legjobbjait - a nagy mennyiségű elektromos energia tárolását vagy töltését, mint egy akkumulátor, valamint a gyors töltés és kisütés képességét, mint egy szuperkondenzátor” - mondja William Dichtel, a Northwestern University kémiaprofesszora aki kovalens szerves kereteket (COF) tanulmányoz.

Dichtel és kutatócsoportja egy COF-et-egy erős, merev polimert és rengeteg apró, energia tárolására alkalmas pórusot-kombinált egy nagyon vezető anyaggal, hogy létrehozza az első módosított redox-aktív COF-ot, amely lezárja a rést más régebbi porózus szénnel. alapú elektródák.

"A COF -ok gyönyörű szerkezetek, sok ígérettel, de a vezetőképességük korlátozott" - mondja Dichtel. „Ez a probléma, amellyel itt foglalkozunk. Ha módosítjuk őket - a hiányzó attribútum hozzáadásával - elkezdhetjük a COF -ok gyakorlati használatát. ”

A módosított COF-k pedig kereskedelmi szempontból vonzóak: a COF-ok olcsó, könnyen hozzáférhető anyagokból készülnek, míg a szén-alapú anyagok feldolgozása és tömeggyártása drága.


belső feliratkozási grafika


A folyóiratban megjelenik Dichtel és a Northwestern és a Cornell Egyetem társszerzőinek dolgozata ACS Központi Tudomány.

Az új anyag képességeinek bemutatására a kutatók egy gombelemes prototípus-eszközt építettek, amely 30 másodpercig képes egy fénykibocsátó dióda táplálására.

Az anyag kiemelkedő stabilitással rendelkezik, 10,000 XNUMX töltési/kisütési ciklusra képes - jelentik a kutatók. Széles körű további kísérleteket is végeztek annak megértésére, hogy a COF és a PEDOT nevű vezető polimer hogyan működnek együtt az elektromos energia tárolásában.

Dichtel és csapata elektródfelületen készítette az anyagot. Két szerves molekula önállóan összeszerelve, méhsejt-szerű rácsba sűrítve, az egyik 2D-s réteg egymásra halmozva. A rács lyukaiba vagy pórusaiba a kutatók elhelyezték a vezető polimert.

Mindegyik pórus szélessége mindössze 2.3 nanométer, de a COF tele van ezekkel a hasznos pórusokkal, így nagyon kis felületet hoz létre. Egy kis mennyiségű bolyhos COF por, amely éppen elegendő egy pohár töltéséhez, és súlya megegyezik a dollárbankjegyével, egy olimpiai úszómedence felülete.

A módosított COF drámai javulást mutatott az energia tárolásában, valamint az eszköz gyors feltöltésében és kisütésében. Az anyag nagyjából 10 -szer több elektromos energiát képes tárolni, mint a módosítatlan COF, és 10-15 -ször gyorsabban tudja ki- és bevinni az elektromos töltést a készülékbe.

„Elképesztő volt látni ezt a teljesítménynövekedést” - mondja Dichtel. "Ez a kutatás útmutatást nyújt számunkra, amikor más módosított COF -okat vizsgálunk, és azon dolgozunk, hogy megtaláljuk a legjobb anyagokat új elektromos energiatároló eszközök létrehozásához."

A National Science Foundation, a Camille és Henry Dreyfus Foundation, valamint az US Army Research Office támogatta a kutatást.

Forrás: Northwestern University

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon