Một chiếc xe điện hiện đang dựa vào sự tương tác phức tạp của cả pin và siêu tụ điện để cung cấp năng lượng cần thiết để đi đến những nơi. Nhưng các nhà hóa học đang phát triển một loại vật liệu mới có thể thay đổi điều đó.

William Dichtel, giáo sư hóa học tại Đại học Tây Bắc, cho biết, chất liệu của chúng tôi kết hợp tốt nhất cả hai thế giới. người nghiên cứu khung hữu cơ cộng hóa trị (COF).

D. điện cực dựa.

Các COF là những cấu trúc tuyệt đẹp với rất nhiều hứa hẹn, nhưng độ dẫn của chúng bị hạn chế, theo ông Dichtel. Đây là vấn đề chúng tôi đang giải quyết ở đây. Bằng cách sửa đổi chúng, bằng cách thêm thuộc tính mà chúng thiếu, chúng ta có thể bắt đầu sử dụng COF một cách thực tế.

Và COF được sửa đổi rất hấp dẫn về mặt thương mại: COF được làm bằng vật liệu rẻ tiền, sẵn có, trong khi vật liệu dựa trên carbon đắt tiền để chế biến và sản xuất hàng loạt.

Một bài báo của Dichtel và các đồng tác giả từ Đại học Tây Bắc và Cornell xuất hiện trên tạp chí Khoa học trung ương ACS.

Để chứng minh khả năng của vật liệu mới, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị nguyên mẫu pin đồng xu có khả năng cung cấp năng lượng cho một diode phát sáng trong 30 giây.

Các vật liệu có độ ổn định vượt trội, có khả năng chu kỳ sạc / xả 10,000, các nhà nghiên cứu báo cáo. Họ cũng thực hiện nhiều thí nghiệm bổ sung để hiểu cách COF và polymer dẫn, được gọi là PEDOT, phối hợp với nhau để lưu trữ năng lượng điện.

Dichtel và nhóm của ông đã chế tạo vật liệu trên bề mặt điện cực. Hai phân tử hữu cơ tự lắp ráp và ngưng tụ thành một lưới giống như tổ ong, một lớp 2D xếp chồng lên nhau. Các lỗ của lưới điện, hoặc các lỗ chân lông, các nhà nghiên cứu đã lắng đọng polymer dẫn điện.

Mỗi lỗ chân lông chỉ rộng nanomet nanomet, nhưng COF chứa đầy những lỗ chân lông hữu ích này, tạo ra rất nhiều diện tích bề mặt trong một không gian rất nhỏ. Một lượng nhỏ bột COF mịn, vừa đủ để đổ đầy một ly bắn và có trọng lượng tương đương một tờ đô la, có diện tích bề mặt của một bể bơi Olympic.

COF được sửa đổi cho thấy một sự cải thiện đáng kể về khả năng lưu trữ năng lượng và sạc nhanh và xả thiết bị. Vật liệu này có thể lưu trữ năng lượng điện gấp khoảng 10 lần so với COF không biến đổi và nó có thể lấy điện tích vào và ra khỏi thiết bị 10 nhanh hơn 15.

Đây là một điều khá tuyệt vời khi thấy hiệu suất này đạt được. Nghiên cứu này sẽ hướng dẫn chúng tôi khi chúng tôi điều tra các COF được sửa đổi khác và làm việc để tìm ra các vật liệu tốt nhất để tạo ra các thiết bị lưu trữ năng lượng điện mới.

Quỹ khoa học quốc gia, Quỹ Camille và Henry Dreyfus và Văn phòng nghiên cứu quân đội Hoa Kỳ đã hỗ trợ nghiên cứu.

nguồn: Đại học Northwestern

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon