Conducting MOF offers cheap, efficient supercapacitor material

Conducting MOF offers cheap, efficient supercapacitor material
14:34 22 Oktyabr 2016
Ölkə mətbuatı
A- A+

Smartfonlar üçün özü bərpaolunan şüşə yaradıldı (06 Aprel 2017 02:34)
Smartfonlarda YENİLİK: hər kəs bəyənəcək (05 Aprel 2017 23:53)

Energy storage devices called supercapacitors have become a hot area of research, in part because they can be charged rapidly and deliver intense bursts of power. However, all supercapacitors currently use components made of carbon, which require high temperatures and harsh chemicals to produce.
 
Now researchers at MIT and elsewhere have for the first time developed a supercapacitor that uses no conductive carbon at all, and that could potentially produce more power than existing versions of this technology.
 
The team's findings are being reported in the journal Nature Materials, in a paper by Mircea Dinca, an MIT associate professor of chemistry; Yang Shao-Horn, the W.M. Keck Professor of Energy; and four others. "We've found an entirely new class of materials for supercapacitors," Dinca says.
 
Dinca and his team have been exploring for years a class of materials called metal-organic frameworks, or MOFs, which are extremely porous, sponge-like structures. These materials have an extraordinarily large surface area for their size, much greater than the carbon materials do. That is an essential characteristic for supercapacitors, whose performance depends on their surface area. But MOFs have a major drawback for such applications: They are not very electrically conductive, which is also an essential property for a material used in a capacitor.
 
"One of our long-term goals was to make these materials electrically conductive," Dinca says, even though doing so "was thought to be extremely difficult, if not impossible." But the material did exhibit another needed characteristic for such electrodes, which is that it conducts ions (atoms or molecules that carry a net electric charge) very well.
 
"All double-layer supercapacitors today are made from carbon," Dinca says. "They use carbon nanotubes, graphene, activated carbon, all shapes and forms, but nothing else besides carbon. So this is the first noncarbon, electrical double-layer supercapacitor."
 
One advantage of the material used in these experiments, technically known as Ni3(hexaiminotriphenylene)2, is that it can be made under much less harsh conditions than those needed for the carbon-based materials, which require very high temperatures above 800 degrees Celsius and strong reagent chemicals for pretreatment.
 
The team says supercapacitors, with their ability to store relatively large amounts of power, could play an important role in making renewable energy sources practical for widespread deployment. They could provide grid-scale storage that could help match usage times with generation times, for example, or be used in electric vehicles and other applications.
 
The new devices produced by the team, even without any optimization of their characteristics, already match or exceed the performance of existing carbon-based versions in key parameters, such as their ability to withstand large numbers of charge/discharge cycles. Tests showed they lost less than 10 percent of their performance after 10,000 cycles, which is comparable to existing commercial supercapacitors.
 
But that's likely just the beginning, Dinca says. MOFs are a large class of materials whose characteristics can be tuned to a great extent by varying their chemical structure. Work on optimizing their molecular configurations to provide the most desirable attributes for this specific application is likely to lead to variations that could outperform any existing materials.
 
"We have a new material to work with, and we haven't optimized it at all," he says. "It's completely tunable, and that's what's exciting." While there has been much research on MOFs, most of it has been directed at uses that take advantage of the materials' record porosity, such as for storage of gases.
 
"Our lab's discovery of highly electrically conductive MOFs opened up a whole new category of applications," Dinca says. Besides the new supercapacitor uses, the conductive MOFs could be useful for making electrochromic windows, which can be darkened with the flip of a switch, and chemoresistive sensors, which could be useful for detecting trace amounts of chemicals for medical or security applications.
 
While the MOF material has advantages in the simplicity and potentially low cost of manufacturing, the materials used to make it are more expensive than conventional carbon-based materials, Dinca says. "Carbon is dirt cheap. It's hard to find anything cheaper." But even if the material ends up being more expensive, if its performance is significantly better than that of carbon-based materials, it could find useful applications, he says.
 
And a key advantage of that, he explains, is that "this work shows only the tip of the iceberg. With carbons we know pretty much everything, and the developments over the past years were modest and slow. But the MOF used by Dinca is one of the lowest-surface-area MOFs known, and some of these materials can reach up to three times more [surface area] than carbons. The capacity would then be astonishingly high, probably close to that of batteries, but with the power performance [the ability to deliver high power output] of supercapacitors."


RƏYLƏR

OXŞAR XƏBƏRLƏR

BU KATEQORİYADAN DİGƏR XƏBƏRLƏR

Ölkə mətbuatında bugün »

Mənim bədniyyət xalqım

25 May 2017 13:05

Gülay Zeynallı Amerikada - FOTO

25 May 2017 13:05

Ermənilər işğal altında olan Böyük Mərcanlı kəndini yandırdı

25 May 2017 13:05

Cəbhə xəttində keçirilən monitorinq başa çatdı

25 May 2017 13:04

Məclis sədri: "Qazaxıstanla Azərbaycanın beynəlxalq və regional məsələlər üzrə mövqeyi üst-üstə düşür"

25 May 2017 13:02

Azərbaycanda qalxanabənzər vəz xəstələrin sayı artır

25 May 2017 13:01

"Qızıl" qazananlara AFFA da pul verəcək - 20 000 manat

25 May 2017 12:57

İlk dəfə "CinemaPlus Azerbaijan" kinoteatrı fasiləsiz ‎işləyəcək - FOTO

25 May 2017 12:57

Sabahın HAVAsı

25 May 2017 12:57

Azərbaycanda "zob" xəstəliyindən əziyyət çəkənlərin sayı açıqlanıb

25 May 2017 12:57

Saxta əsginasla bağlı iki nəfər saxlanıldı

25 May 2017 12:56

Bakı Olimpiya Stadionu dünyanın ən yaxşılarından biri oldu

25 May 2017 12:55

BŞH: Formula 1 yarışına xaricdən böyük maraq var

25 May 2017 12:55

Pomidor aldı, çiyələk çıxdı - FOTOLAR

25 May 2017 12:53

Ronaldunun işi ilə bağlı sənədlər prokurorluğa göndərildi

25 May 2017 12:52

Teymur Rəcəbov: "Londondakı İddiaçılar Turnirindən sonra heç cür bərpa ola bilmirəm"

25 May 2017 12:52

Avtobuslar əvvəlki yerlərinə qaytarılacaq - Sərnişinlərin NƏZƏRİNƏ

25 May 2017 12:52

Jurnalistlərə ev verilməsində "texniki işçilər" anlayışına aydınlıq gətirildi

25 May 2017 12:50

Polis 30 min manat saxta pul aşkarladı

25 May 2017 12:48

Bakıda qorxunc hadisə: 6 yaşlı uşağın başına mismar girdi

25 May 2017 12:47

Zaur müğənnini əvvəlcə ağlatdı, sonra isə güldürdü - VİDEO

25 May 2017 12:47

Braziliyada ölkə başçısına qarşı etirazlar davam edir

25 May 2017 12:45

Sabah paytaxtda 25°, bölgələrdə 28° isti olacaq

25 May 2017 12:43

Unibank ilin ən innovativ bankı seçildi

25 May 2017 12:43

Masallıda saxta əsginasla bağlı iki nəfər saxlanılıb

25 May 2017 12:43

Röyanın gənc oğlanla o görüntüləri yayıldı

25 May 2017 12:43

Azər Türk Bankın nümayəndələri Gəncədə təhsil alan tələbələrə və məzunlara təlim keçmişlər

25 May 2017 12:42

"Rəqib çempionluğu gözəl futbolla qazanmadı"

25 May 2017 12:42

ATƏT qoşunların qarşıdurma xəttində monitorinq keçirib

25 May 2017 12:42

Nazir müavini Beynəlxalq Bankla bağlı yaranan problemlərə aydınlıq gətirdi

25 May 2017 12:38

Əvvəl ana və sonra oğul özünü eyni ağacda asdı - TƏFƏRRÜAT

25 May 2017 12:37

Azər Bayramov: "ABB-dəki əmanətlərlə bağlı məhdudiyyət yoxdur"

25 May 2017 12:37

Azərbaycanda sabaha olan hava proqnozu açıqlanıb

25 May 2017 12:37

Külək 51 yaşlı aktrisanı biabır etdi - FOTO

25 May 2017 12:37

“Galaxy S9” smartfonu haqda ilk təfərrüatlar məlum olub

25 May 2017 12:35

Hakerlər qurğulara müdaxilə məqsədilə subtitrlərdən istifadə edirlər

25 May 2017 12:35

Sabah paytaxtda hava belə olacaq

25 May 2017 12:35

“Azərbaycan dünyaya sübut etdi ki, İslam ölkələrinin gəncləri...” - FOTOLAR

25 May 2017 12:33

AMEA və FHN rəhbərliyinin birgə müşavirəsi keçirildi - FOTO

25 May 2017 12:33

Rəqs öyrədən robot da hazırlandı - VİDEO - FOTO

25 May 2017 12:32

Azərbaycanın müdafiə naziri Rusiyaya gedib

25 May 2017 12:27

Onların arasında biri var... - FOTO

25 May 2017 12:27

Bakıda evakuator maşını qəzaya uğrayıb, xəsarət alan var

25 May 2017 12:27

AFFA İslamiadada "qızıl" qazananlara nə qədər mükafat verəcək?

25 May 2017 12:27

Mourinyo rekorda imza atdı

25 May 2017 12:27

Bərdədə piyadanı vurub öldürərək hadisə yerindən qaçan sürücü tutulub

25 May 2017 12:22

AMB-nin dövriyyədə olan notlarının həcmi 100 mln. manata çatıb

25 May 2017 12:22

“Qarabağ”a İtaliyadan 3 rəqib: Çitro hansını seçəcək?

25 May 2017 12:22

Yəhudi milyarderin azərbaycanlı qohumu TOY EDİR

25 May 2017 12:18

Paltaryuyan maşına bir qaşıq qara istiot əlavə edin

25 May 2017 12:18