БОСТОН — Следующий электромобиль Вы приобретение имел возможность бы иметь мало дополнительного почтового индекса. Исходя из этого исследователи развили новый электрический материал хранения, что это среди добрейшего в удерживании солидных сумм нагрузки, и вдобавок освобождения и зарядки в лишь секунды, информируют они на этой неделе.
Помимо этого, в силу того, что исходные материалы чтобы сделать его являются коммерчески дешёвыми и довольно недорогими, это может оказаться более нужным, чем более высокая производительность — еще более экзотичный — Сейчай разрабатываемые материалы. Это имело возможность в итоге разрешить автомобилестроителям строить стремительнее обвиняющие электромобили с более долгой тренировочной площадкой, чем кто-либо на дороге сейчас.Новый материал, названный ковалентной органической структурой (COF), есть весьма пористым кристаллом. Это употребляется для хранения электричества в сердце устройств, названных суперконденсаторами, обширно употребляющимися во всем с машин на компьютеры.
В их самой несложной форме суперконденсаторы состоят легко из двух железных электродов, отделенных жидкостью проведения либо электролитом. Для зарядки устройства Вы используете напряжение между этими двумя электродами. Это заставляет противоположно наполненные ионы прижиматься к поверхности электродов, где они остаются даже после того, как напряжение отключено.
В то время как суперконденсатор освобождается от обязательств, электроны вытекают из отрицательно заряженного электрода к хорошему, делая работу по пути.Потому, что перемещение зарядов происходит так скоро, суперконденсаторы могут быть наполнены и высвобождены от обязательств в секундах, если сравнивать с часами, которые требуется для батарей. Это сделало их совершенными для заявлений, таких как регенеративные тормозные совокупности в электромобилях, применяющих энергию в торможении для генерации электрического тока, что сохранен срочно.
Проблема заключается в том, что вместимость суперконденсаторов ограничивается площадью поверхности электродов, которая есть значительно меньше, чем основанное на количестве хранение батареи. Не страно, компании стремились увеличить площадь поверхности собственных электродов методом создания их из пористых, проводящих материалов как активированные угли, сейчас главные над рынком. Конечно, они постоянно надеются получать большего успеха.Один раствор есть материалами с высокими площадями поверхности, такими как углеродные нанотрубки и графен.
Оба из них сделаны из единственных слоев атомов углерода и употреблялись для самых высоких полных суперконденсаторов сейчас. Но сами материалы остаются дорогими и довольно тяжёлыми произвести в количествах, которые были бы нужны для широкомасштабных заявлений. Второй стройматериал электрода есть окислительно-восстановительно-активными молекулами, с готовностью абсорбирующими электроны и позднее отдающими их.
Но окислительно-восстановительные активные вещества имеют собственные неприятности. Кое-какие разваливаются после того, как цикл электронов на и прочь пару раз, и другие не есть достаточно пористым чтобы сделать добрые суперконденсаторы.Уильям Дичтель, химик в Корнелльском университете, продемонстрировал 2 года назад, что COFs может добиться большего успеха. Дичтель и сотрудники сказали о создании самого первого окислительно-восстановительно-активного COF, собранного от органических стандартных блоков, 2,6-diaminoanthraquinone (DAAQ) и 1,3,5-triformylphluroglucinol (TFP).
При верных условиях бригада Дичтеля отыскала, что DAAQ и TFP спонтанно собирают себя в громадные шестиугольные кольца с единственными отверстиями в центре. К тому же, шестиугольники соединяют как страницы плиток на полу в ванной помещении. Дополнительные страницы формируются поверх первого со всем построением в одну колонну отверстий.
В итоге материал становится простым кристаллом плиточных и ставивших друг на друга шестиугольников, пронизанных маленькими порами, давая им площадь поверхности, подобную активированным углям.Но в силу того, что окислительно-восстановительно-активные COFs имеют свойство поглотить электроны также, у них имеется потенциал для лучших суперконденсаторных электродов.
Ранее в текущем году исследователи сказали, что, когда они вырастили собственный материал как узкие страницы на золотом электроде, COF имел вместимость примерно 160 farads за грамм (F/g) материала. Это еще не было столь же отлично как лучшие коммерческие суперконденсаторы. Проблемой был COFs, самостоятельно не были весьма проводящими, даже при том, что они имели возможность наполнить и освободиться от обязательств скоро и вычислять впечатляющие 12 электронами за шестиугольную плитку.
Отсутствие проводимости означало, что электроны в верхней части любого COF больше чем 200 миллимикронов толщиной не будут в состоянии добраться до электрода. “Не было никакого метода вытащить нагрузки из более толстых мембран”, говорит Дичтель.До сих пор.
На встрече американского Химического Общества тут на этой неделе, Дичтель сказал, что он и его бригада преобладали над их препятствием размера покрытием их толстое DAAQ-TFT КОФС с узким слоем полей полимера проведения, 3,4-ethylenedioxythiophene, известных как PEDOT. Результат пребывал в том, что все сохраненные нагрузки имели возможность пронестись через PEDOT в главный золотой электрод, дав им емкость 350 F/g, выше, чем какой-либо суперконденсатор на рынке сейчас.
Это все еще существенно ниже 3300 чисел F/g, о которых информируют для основанного на углеродной нанотрубке устройства. Но в силу того, что органические стандартные блоки легко дешёвы, новые основанные на COF суперконденсаторы имели возможность иметь более легкий путь к рынку.“Это – опрятный материал”, говорит Джордж Уайтсайдс, химик в Гарвардском университете.
Уайтсайдс предостерегает, что это – все еще первые годы для основанных на COF суперконденсаторов, потому, что они должны быть доказаны достаточно прочными для обработки автомобильных заявлений среди вторых. Но Дичтель отмечает, что его материалы уже противостояли тысячам циклов выброса нагрузки, не показывая показателей ухудшения. Также, Дичтель говорит, существует много других окислительно-восстановительных активных молекул, которые могут употребляться для COFs, так, существует надежда на то, чтобы сделать значительно лучше. “Мы только начинаеться этого”, говорит он.
Уже, они делают в полной мере прилично.