Un material nuevo y poderoso desarrollado por el químico William Dichtel de la Universidad de Northwestern y su equipo de investigación podrían algún día acelerar el proceso de carga de los autos eléctricos y ayudar a aumentar su rango de manejo
Un automóvil eléctrico actualmente se basa en una interacción compleja de baterías y supercondensadores para proporcionar la energía que necesita para ir a lugares, pero eso podría cambiar.
"Nuestro material combina lo mejor de ambos mundos: la capacidad de almacenar grandes cantidades de energía eléctrica o carga, como una batería, y la capacidad de cargar y descargar rápidamente, como un supercondensador", dijo Dichtel, pionero en eljoven campo de investigación de marcos orgánicos covalentes COF.
Dichtel y su equipo de investigación han combinado un COF, un polímero fuerte y rígido con una abundancia de poros pequeños adecuados para almacenar energía, con un material muy conductor para crear el primer COF activo redox modificado que cierra la brecha con otroselectrodos porosos a base de carbono más antiguos.
"Los COF son estructuras hermosas con mucha promesa, pero su conductividad es limitada", dijo Dichtel. "Ese es el problema que estamos abordando aquí. Modificándolos, agregando el atributo que les falta, podemos comenzar a usarCOF de manera práctica "
Y los COF modificados son comercialmente atractivos: los COF están hechos de materiales económicos y fácilmente disponibles, mientras que los materiales a base de carbono son costosos de procesar y producir en masa.
Dichtel, el Profesor Robert L. Letsinger de Química en el Weinberg College of Arts and Sciences, presentará los hallazgos de su equipo hoy 24 de agosto en la Reunión Nacional de la American Chemical Society ACS en Filadelfia. También hoy, un artículopor Dichtel y coautores de la Universidad Northwestern y Cornell fue publicado por la revista Ciencia Central de ACS .
Para demostrar las capacidades del nuevo material, los investigadores construyeron un dispositivo prototipo de batería de celda de moneda capaz de alimentar un diodo emisor de luz durante 30 segundos.
El material tiene una estabilidad sobresaliente, capaz de 10,000 ciclos de carga / descarga, informan los investigadores. También realizaron extensos experimentos adicionales para comprender cómo el COF y el polímero conductor, llamado poli 3,4-etilendioxitiofeno o PEDOT, trabajan juntospara almacenar energía eléctrica.
Dichtel y su equipo hicieron el material en una superficie de electrodo. Dos moléculas orgánicas se ensamblaron y condensaron en una rejilla en forma de panal, una capa 2D apilada encima de la otra. En los agujeros o poros de la rejilla, ellos investigadores depositaron el polímero conductor.
Cada poro tiene solo 2.3 nanómetros de ancho, pero el COF está lleno de estos poros útiles, creando una gran superficie en un espacio muy pequeño. Una pequeña cantidad de polvo de COF esponjoso, lo suficiente para llenar un vaso de chupito y pesarlo mismo que un billete de un dólar, tiene la superficie de una piscina olímpica.
El COF modificado mostró una mejora dramática en su capacidad tanto para almacenar energía como para cargar y descargar rápidamente el dispositivo. El material puede almacenar aproximadamente 10 veces más energía eléctrica que el COF no modificado, y puede hacer que la carga eléctrica entre y salga.del dispositivo de 10 a 15 veces más rápido.
"Fue increíble ver este aumento de rendimiento", dijo Dichtel. "Esta investigación nos guiará mientras investigamos otros COF modificados y trabajamos para encontrar los mejores materiales para crear nuevos dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :