एक इलेक्ट्रिक कार वर्तमान में बैटरी और सुपरकैपाईसिटर्स दोनों के जटिल परिसर पर निर्भर करती है ताकि वह जगहें जाने की जरूरत होती हो। लेकिन दवाइयां एक नई सामग्री विकसित कर रही हैं जो इसे बदल सकती हैं।
नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के रसायन विज्ञान के प्रोफेसर विलियम डिटेल ने कहा, "हमारी सामग्रियों में दोनों दुनिया का सबसे अच्छा मिश्रण है- बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा या चार्ज को स्टोर करने की क्षमता, जैसे बैटरी, और तेजी से चार्ज करने और निर्वहन करने की क्षमता," जो सहसंयोजक कार्बनिक फ़्रेमवर्क (सीओएफ) का अध्ययन करते हैं
डिचटेल और उसकी शोध टीम ने सीओएफ-एक मजबूत, कठोर बहुलक को मिलाकर ऊर्जा को संचय करने के लिए उपयुक्त छोटे छिद्रों के बहुतायत के साथ-पहले संशोधित रेडॉक्स सक्रिय सीओओफ़ बनाने के लिए बहुत प्रवाहकीय सामग्री के साथ जो अन्य पुराने झरझरा कार्बन- आधारित इलेक्ट्रोड
"सीओएफ बहुत सारे वादे के साथ सुंदर संरचनाएं हैं, लेकिन उनकी चालकता सीमित है," डिचटेल कहते हैं। "यही समस्या है जो हम यहां संबोधित कर रहे हैं उन्हें संशोधित करके - वे विशेषता को जोड़कर-हम एक व्यावहारिक तरीके से सीओएफ का उपयोग शुरू कर सकते हैं। "
और संशोधित सीओएफ व्यावसायिक रूप से आकर्षक हैं: सीओएफ सस्ती, आसानी से उपलब्ध सामग्री से बने होते हैं, जबकि कार्बन आधारित सामग्री प्रक्रिया और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए महंगे हैं।
पत्रिका में नॉर्थवेस्टर्न और कॉर्नेल यूनिवर्सिटी के डिचटेल और सहलेखकों द्वारा एक पत्रिका दिखाई देती है एसीएस केंद्रीय विज्ञान.
नई सामग्री की क्षमताओं को प्रदर्शित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक सिक्का-सेल बैटरी प्रोटोटाइप डिवाइस बनाया जो 30 सेकंड के लिए एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड को सक्षम करने में सक्षम था।
सामग्री में बकाया स्थिरता है, 10,000 चार्ज / डिस्चार्ज चक्र में सक्षम, शोधकर्ताओं की रिपोर्ट उन्होंने यह भी समझने के लिए व्यापक अतिरिक्त प्रयोग किया कि पीईडीओटी नामक सीओएफ और संचालन वाले बहुलक, विद्युत ऊर्जा की दुकान के लिए मिलकर काम करते हैं।
डिचटेल और उसकी टीम ने इलेक्ट्रोड सतह पर सामग्री बनायी। दो कार्बनिक अणुओं को स्व-इकट्ठा किया जाता है और एक मधुकोश की तरह ग्रिड में सघन होता है, दूसरे के शीर्ष पर स्थित एक 2D परत। ग्रिड के छेद या छिद्रों में, शोधकर्ताओं ने आयोजित पॉलिमर को जमा किया।
प्रत्येक ताकना केवल 2.3 नैनोमीटर चौड़ा है, लेकिन सीओएफ इन उपयोगी छिद्रों से भरा है, बहुत छोटी जगह में बहुत सारे सतह क्षेत्र बनाते हैं। शराबी सीओएफ पाउडर की एक छोटी राशि, एक शॉट गिलास भरने और डॉलर के बिल के समान वजन करने के लिए पर्याप्त है, इसमें ओलंपिक स्विमिंग पूल का क्षेत्रफल है
संशोधित सीओएफ़ ने ऊर्जा की दोनों दुकानों की क्षमता में नाटकीय सुधार दिखाया और डिवाइस को तेजी से चार्ज और डिस्चार्ज किया। सामग्री असंपीड़ित COF की तुलना में लगभग 10 गुणा अधिक विद्युत ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है, और यह 10 से 15 गुना तेजी से डिवाइस के अंदर और बाहर विद्युत चार्ज प्राप्त कर सकता है।
"यह प्रदर्शन लाभ देखने के लिए बहुत ही बढ़िया था," डिचटेल कहते हैं। "यह अनुसंधान हमें मार्गदर्शन करेगा क्योंकि हम अन्य संशोधित सीओएफ की जांच करते हैं और नए विद्युत ऊर्जा भंडारण उपकरणों को बनाने के लिए सर्वोत्तम सामग्री खोजने के लिए काम करते हैं।"
राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, केमिली और हेनरी ड्रेफस फाउंडेशन, और अमेरिकी सेना अनुसंधान कार्यालय ने अनुसंधान का समर्थन किया।
स्रोत: नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी
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