今天的超级电容器是一种能够快速充电的能量存储设备,其特点是碳源组件——生产这种组件需要苛刻的化学物质和大量的能量。
最近,麻省理工学院的科学家们建造了一个不含碳的超级电容器。科学家们用金属有机框架(MOFs)代替碳。
“我们发现了一种全新的超级电容器材料,”麻省理工学院化学副教授Mircea Dincă说,对麻省理工学院的新闻.
MOFs是多孔的海绵状材料,具有很大的表面积,这是超级电容器材料的重要特性。不幸的是,MOFs并不是所有的导电,这是另一个重要的品质。
Dincă表示:“我们的长期目标之一是让这些材料导电。”
这是一些科学家认为不可能实现的目标。
虽然MOFs不能很好地导电,但它们可以导电离子、带正电荷的原子和分子。离子电导率是高功能电极的关键组成部分。这种特性给研究人员带来了将MOF用于超级电容器的希望。
经过反复试验,研究人员开发出了一种使用镍的导电MOF材料。
当研究人员使用这种新型材料制造超级电容器时,他们的性能与当今最好的碳基超级电容器不相上下。在某些方面,比如它承受多次充放电循环的能力,它的表现优于商用超级电容器。
虽然MOFs的生产目前需要使用相当昂贵的材料,但生产过程中涉及的有毒化学物质更少。
研究人员希望他们的发现是详细的发表在《自然材料》杂志上-这只是个开始。Dincă和他的研究伙伴使用的财政部自夸是班级中面积较小的一个。新的和改进的MOFs可以提供更大的容量。
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