Ang isang electric car ay kasalukuyang nakasalalay sa isang komplikadong pagtutulungan ng parehong mga baterya at supercapacitors upang ibigay ang enerhiya na kailangan nito upang pumunta sa mga lugar. Ngunit ang mga chemist ay bumubuo ng isang bagong materyal na maaaring baguhin iyon.
"Ang aming materyal ay pinagsasama ang pinakamahusay sa parehong daigdig-ang kakayahang mag-imbak ng maraming enerhiya o singil sa kuryente, tulad ng isang baterya, at ang kakayahang mag-charge at mag-discharge nang mabilis, tulad ng supercapacitor," sabi ni William Dichtel, isang propesor ng kimika sa Northwestern University na nag-aaral ng mga covalent organic frameworks (COFs).
Pinagsama ng Dichtel at ng kanyang koponan sa pananaliksik ang isang COF-isang malakas, matigas na polimer na may kasaganaan ng maliliit na pores na angkop para sa pagtatago ng enerhiya-na may isang kondaktibo na materyal upang lumikha ng unang binagong redox-active COF na nagsasara ng agwat sa iba pang mas lumang buhangin na carbon- based electrodes.
"Ang mga COF ay magagandang istraktura na may maraming pangako, ngunit ang kanilang koryente ay limitado," sabi ni Dichtel. "Iyan ang problema na tinutugunan natin dito. Sa pamamagitan ng pagbabago sa kanila-sa pamamagitan ng pagdaragdag ng katangiang kakulangan nila-maaari naming simulan ang paggamit ng mga COF sa praktikal na paraan. "
At ang nabago na mga COF ay kaakit-akit sa komersyo: Ang mga COF ay gawa sa mura, madaling magagamit na mga materyales, habang ang mga materyales na nakabatay sa carbon ay mahal upang maiproseso at makagawa ng mass.
Isang papel sa pamamagitan ng Dichtel at coauthors mula sa Northwestern at Cornell University ay lilitaw sa journal ACS Central Science.
Upang maipakita ang mga kakayahan ng bagong materyal, ang mga mananaliksik ay nagtayo ng isang prototype device ng baterya ng cell na may kakayahang makapag-power ng isang diode na may light-emitting para sa mga segundo ng 30.
Ang materyal ay may natitirang katatagan, na may kakayahang mag-charge / discharge sa 10,000, ang ulat ng mga mananaliksik. Gumawa rin sila ng malawak na karagdagang mga eksperimento upang maunawaan kung paano ang COF at ang pagsasagawa ng polimer, na tinatawag na PEDOT, ay nagtutulungan upang mag-imbak ng elektrikal na enerhiya.
Ginawa ni Dichtel at ng kanyang koponan ang materyal sa ibabaw ng elektrod. Dalawang organikong molecule na pinagsama-sama at pinalapkos sa isang pulgada tulad ng pulot-pukyutan, isang layer na 2D na nakasalansan sa ibabaw ng isa pa. Sa mga butas ng grid, o mga pores, idineposito ng mga mananaliksik ang pagsasagawa ng polimer.
Ang bawat napakaliit na butas ay may malawak na 2.3 nanometers, ngunit ang COF ay puno ng mga kapaki-pakinabang na pores, na lumilikha ng maraming lugar sa ibabaw sa napakaliit na espasyo. Ang isang maliit na halaga ng malambot na COF na pulbos, sapat na upang punan ang isang pagbaril na salamin at pagtimbang ng parehong bilang isang dollar bill, ay may ibabaw na lugar ng Olympic swimming pool.
Ang binagong COF ay nagpakita ng isang pandrama pagpapabuti sa kakayahan nito sa parehong tindahan enerhiya at upang mabilis na singilin at discharge ang aparato. Ang materyal ay maaaring mag-imbak ng humigit-kumulang 10 beses na mas maraming enerhiyang elektrikal kaysa sa hindi nabagong COF, at maaari itong makuha ang de-koryenteng singil papasok at palabas ng 10 ng aparato sa 15 na mas mabilis.
"Napakaganda nito upang makita ang pagganap na ito," sabi ni Dichtel. "Ang pananaliksik na ito ay gagabay sa amin habang sinisiyasat namin ang iba pang binagong COFs at nagtatrabaho upang mahanap ang pinakamahusay na materyales para sa paglikha ng mga bagong elektrikal na enerhiya na aparato sa imbakan."
Ang National Science Foundation, ang Camille at Henry Dreyfus Foundation, at ang US Army Research Office suportado ang pananaliksik.
Source: Hilagang-kanluran University
Mga Kaugnay Books
at InnerSelf Market at Amazon
