Le nouveau matériel de COF pourrait signifier des voitures électriques charger plus rapidement

Une voiture électrique repose actuellement sur un jeu complexe de batteries et de supercapacités pour fournir l'énergie dont elle a besoin pour aller dans les lieux. Mais les chimistes développent un nouveau matériau qui pourrait changer cela.

«Notre matériel combine le meilleur des deux mondes: la capacité de stocker de grandes quantités d'énergie électrique ou de charger, comme une batterie, et la capacité de charger et décharger rapidement, comme un super condensateur», explique William Dichtel, professeur de chimie à Northwestern University qui étudie les structures organiques covalentes (COF).

Dichtel et son équipe de recherche ont combiné un COF - un polymère fort et rigide avec une abondance de pores minuscules appropriés pour stocker l'énergie - avec un matériau très conducteur pour créer le premier COF redox-actif modifié qui ferme l'écart avec d'autres vieux pores carbonés. électrodes basées.

«Les COF sont de belles structures prometteuses, mais leur conductivité est limitée», explique Dichtel. "C'est le problème que nous abordons ici. En les modifiant - en ajoutant l'attribut qui leur manque - nous pouvons commencer à utiliser les COF de manière pratique. "

Et les COF modifiés sont commercialement attractifs: les COF sont fabriqués à partir de matériaux peu coûteux et facilement disponibles, tandis que les matériaux à base de carbone sont coûteux à traiter et à produire en masse.


graphique d'abonnement intérieur


Un article de Dichtel et des co-auteurs de Northwestern et Cornell University apparaît dans la revue ACS Central Science.

Pour démontrer les capacités du nouveau matériau, les chercheurs ont construit un dispositif prototype de pile bouton capable d'alimenter une diode électroluminescente pour les secondes 30.

Le matériau a une stabilité exceptionnelle, capable de cycles de charge / décharge 10,000, rapportent les chercheurs. Ils ont également effectué de nombreuses expériences supplémentaires pour comprendre comment le COF et le polymère conducteur, appelé PEDOT, travaillent ensemble pour stocker l'énergie électrique.

Dichtel et son équipe ont fabriqué le matériau sur une surface d'électrode. Deux molécules organiques auto-assemblées et condensées en une grille en forme de nid d'abeille, une couche 2D empilée l'une sur l'autre. Dans les trous de la grille, ou les pores, les chercheurs ont déposé le polymère conducteur.

Chaque pore ne fait que 2.3 nanomètres de large, mais le COF est plein de ces pores utiles, créant beaucoup de surface dans un très petit espace. Une petite quantité de la poudre COF moelleuse, juste assez pour remplir un verre à shot et pesant le même comme un billet d'un dollar, a la superficie d'une piscine olympique.

Le COF modifié a montré une amélioration spectaculaire de sa capacité à stocker de l'énergie et à charger et décharger rapidement le dispositif. Le matériau peut stocker environ 10 fois plus d'énergie électrique que le COF non modifié, et il peut obtenir une charge électrique dans et hors de l'appareil 10 à 15 fois plus rapidement.

"C'était assez incroyable de voir ce gain de performance", dit Dichtel. "Cette recherche nous guidera dans notre étude d'autres COF modifiés et travaillera à trouver les meilleurs matériaux pour créer de nouveaux dispositifs de stockage d'énergie électrique."

La National Science Foundation, la Fondation Camille et Henry Dreyfus, et le US Army Research Office ont soutenu la recherche.

La source: Northwestern University

Livres connexes

at Marché InnerSelf et Amazon