KAUST开发多孔有机材料 可显著提升超级电容器储能

据外媒报道，阿卜杜拉国王理工大学开发了一种多孔有机材料，可以显著提高超级电容器的储能和运输能力。

超级电容器是一种可以快速充电的大功率设备，所使用的技术与普通可充电电池中的可逆化学反应有很大不同。这种类型的设备通过正负电荷的分离来储存电能，快速提供能量，例如为电动汽车加速或打开飞机上的应急门提供动力。然而，它的能量密度相对较低，这意味着它可以储存相对较少的能量。科大研究团队发现了一种利用共价有机框架（COF）材料提高能量密度的方法。在这种材料中，“共价键”将分子中的原子结合在一起，而有机构建块通过强大的“共价键“结合在一起形成结晶多孔聚合物。研究团队发现，COF之前性能低下的原因与电导率低有关。他们试图通过改进结构来克服这一限制，使电子能够离开原来的位置，在分子中广泛移动。此外，精心选择的分子官能团还可以促进化学反应，提高储能性能。研究人员设计了一种二维层状COF，以有效利用单一材料中的多种电荷存储机制，显著提高COF的电荷存储容量。主要研究人员Sharath Kandambeth表示，“这种新材料的储能能力超过了之前报道的所有COF，其容量可与最著名的超级电容器材料相媲美。材料中的物理多孔结构也可以促进和增强带电离子的运输和储存。”在超级电容器中，正电极和负电极由带电粒子可以通过的材料隔开。KAUST团队开发的一种特殊类型的化合物Hex-Aza-COF，作为高性能超级电容器的负极表现良好。当与另一种材料（如RuO2）结合作为正极时，可以获得具有宽电压范围的不对称超级电容器器件。除了具有更高的能量密度外，这种电极还允许超级电容器在更长的时间内提供能量，有助于扩大其应用范围。研究团队负责人Mohamed Eddaoudi表示：“我们正试图将Hex Aza COF材料与相对便宜的金属氧化物正极相结合，以制造新的超级电容器，并希望将其投入商业使用

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