Projektbeschreibung
Neue Methode könnte bei Aufdeckung der Ionendynamik in porösen Nanomaterialien helfen
Die Erforschung des Molekular- und Ionentransports in porösen Materialien ist für viele Bereiche von größter Bedeutung – von der Energiespeicherung und -umwandlung bis hin zu Trenntechnologien.. Nanoconfinement-Effekte verändern die Ioneneigenschaften und können zur Verbesserung der Leistung von Energiespeichern genutzt werden. Obwohl die statischen Eigenschaften von eingeschlossenen Ionen in Nanoporen leicht untersucht werden können, ist über ihre dynamischen Eigenschaften wenig bekannt, da es an geeigneten experimentellen Systemen fehlt. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts DYONCON werden gut definierte, abstimmbare Modellsysteme verwendet, um die dynamischen Eigenschaften von eingeschlossenen Ionen zu untersuchen. Das Konzept sieht die Kombination zweier exklusiver Materialklassen vor: ionische Flüssigkeiten und Schichten aus metallorganischen Gerüsten.
Ziel
Transport phenomena of molecules and ions inside porous materials are paramount in various fields, ranging from energy storage and transformation to molecular separation. In advanced energy storage devices, like supercapacitors and batteries, ions are confined in small pores. Nanoconfinement effects change the ion properties and enhance the performance, vital for saving resources and energy. So far, the static properties of nanoconfined ions are thoroughly studied but there is little known about the dynamic properties of ions in nanopores, mainly attributed to the lack of suitable experimental model systems.
In DYONCON, the dynamic properties of nanoconfined ions will be explored by using well-defined, tunable model systems. This is realized by combining two exclusive material classes: ionic liquids, ILs, which are room-temperature molten salts of organic molecules, and films of metal-organic frameworks, MOFs. MOF films provide the variable, crystalline, scaffold-like container for the ion confinement. An applied electric field will act on the nanoconfined ILs, causing its directed movements. Controlling the dynamic properties of the nanoconfined ions will lead to myriad advances of safety and efficiency concerns, including enhanced charging rates of energy storage devices.
In a radical new approach, DYONCON will also show that nanoconfined ions provide unprecedented functionalities. Based on the functional uniformity of IL@MOF membranes, the nano-level control of the confined ions will be used to regulate macroscopic gas fluxes with ultrafast switching rates, orders of magnitude faster than conventional gas valves.
DYONCON aims to enhance the potentials of electrochemical technologies in energy storage, in sensors and in iontronics. The benefits of DYONCON will not only impact the improvement of speed, quality and control in existing technologies, but it will change the way we look at mobile confined ions and launch us into new methods of using nanomaterials.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
14195 Berlin
Deutschland