یک ماشین الکتریکی در حال حاضر به یک پیچیدگی متقابل هر دو باتری و ابررایانه ها متکی است تا انرژی لازم را برای جابجایی مکان ها فراهم کند. اما شیمیدانان مواد جدیدی را ایجاد می کنند که می تواند آن را تغییر دهد.
ویلیام دقتل، استاد شیمی در دانشگاه نورث وسترن می گوید: "مواد ما ترکیبی از هر دو جهان است - توانایی ذخیره مقدار زیادی انرژی الکتریکی یا شارژ مانند یک باتری و توانایی شارژ و تخلیه سریع، مانند یک ابر مخزن" که چارچوب های آلی کوانتومی را بررسی می کند (COFs).
Dichtel و تیم تحقیقاتی خود، COF را یک پلیمر قوی و سفت با فراوانی از منافذ کوچک مناسب برای ذخیره انرژی، با مواد بسیار رسانا برای ایجاد اولین COF بازدارنده اصلاح شده که باعث ایجاد شکاف بین دیگر کربن متخلخل قدیمی می شود، الکترودهای مبتنی بر
Dichtel می گوید: "COF ها ساختارهای زیبا با وعده های زیادی هستند، اما هدایت آنها محدود است." "این مشکل ما در اینجا قرار دارد. با اصلاح آنها - با اضافه کردن خصیصه ای که آنها ندارند - ما می توانیم از روش های کاربردی COF استفاده کنیم. "
COF های اصلاح شده از لحاظ تجاری جذاب هستند: COF های ساخته شده از مواد ارزان و قابل دسترس هستند، در حالی که مواد بر پایه کربن برای پردازش و تولید انبوه گران هستند.
مقاله ای از Dichtel و همکارانش از دانشگاه Northwestern و Cornell در مجله منتشر شده است ACS مرکز علوم.
برای نشان دادن توانایی های جدید مواد، محققان یک دستگاه نمونه اولیه باتری سکه تولید کردند که توانست یک دیود نور را برای 30 ثانیه تامین کند.
محققان گزارش می دهند که این ماده دارای ثبات برجسته ای است که قادر به چرخه شارژ / تخلیه 10,000 می باشد. آنها همچنین آزمایش های گسترده ای انجام دادند تا بدانند چگونه COF و پلیمر هدایت کننده به نام PEDOT کار می کنند تا انرژی الکتریکی را ذخیره کنند.
Dichtel و تیم او مواد را روی سطح الکترود ساخته اند. دو مولکول آلی خودمختار و به یک شبکه سلولی مثل لانه زنبوری، یک لایه 2D که در بالای دیگر قرار می گیرند، چسبیده می شوند. محققان پلیمرهای رسانا را در حفره های شبکه یا حفره ها قرار داده اند.
هر نمک تنها 2.3 نانومتر گسترده است، اما COF پر از این منافذ مفید است، ایجاد مقدار زیادی از سطح در یک فضای بسیار کوچک است. مقدار کمی از پودر COF کرکی، فقط به اندازه کافی برای پر کردن یک شیشه شات و وزن کردن یک لایحه دلار، دارای سطح زمین استخر شنا المپیک است.
COF اصلاح شده نشان دهنده بهبود قابل توجهی در توانایی آن در ذخیره انرژی و سرعت بارگیری و تخلیه دستگاه است. این ماده می تواند تقریبا 10 بار بیشتر انرژی الکتریکی از COF بدون تغییر را ذخیره کند، و می تواند بار الکتریکی را در 10 و خارج از دستگاه 15 بار سریعتر دریافت کنید.
Dichtel می گوید: "این بسیار شگفت انگیز بود برای دیدن این افزایش عملکرد. "این تحقیق ما را به بررسی دیگر COF های اصلاح شده و کار برای یافتن بهترین مواد برای ایجاد دستگاه های ذخیره انرژی الکتریکی جدید هدایت خواهد کرد."
بنیاد ملی علوم، بنیاد Camille و Henry Dreyfus، و دفتر تحقیقات ارتش ایالات متحده از این تحقیق حمایت کردند.
منبع: دانشگاه نورث وسترن
کتاب های مرتبط
at InnerSelf Market و آمازون
