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Dynamic Ions under Nano-Confinement for Porous Membranes with Ultrafast Gas Permeation Control

Descrizione del progetto

Un nuovo metodo che potrebbe contribuire a svelare le dinamiche ioniche nei nanomateriali porosi

Lo studio del trasporto ionico e molecolare nei materiali porosi è fondamentale per numerosi campi, dallo stoccaggio e la trasformazione dell’energia alle tecnologie di separazione. Gli effetti del nanoconfinamento cambiano le proprietà degli ioni e possono essere sfruttati per migliorare le prestazioni dei dispositivi di stoccaggio dell’energia. Sebbene le proprietà statiche degli ioni confinati nei nanopori possano essere studiate con facilità, si sa poco sulle loro proprietà dinamiche in quanto sussiste una mancanza di sistemi sperimentali idonei. Il progetto DYONCON, finanziato dall’UE, si avvarrà di sistemi modello regolabili ben definiti per studiare le proprietà dinamiche degli ioni confinati. Il concetto prevede di combinare due categorie di materiali esclusive: liquidi ionici e film di strutture metallorganiche.

Obiettivo

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.

Parole chiave

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Istituzione ospitante

FREIE UNIVERSITAET BERLIN
Contribution nette de l'UE
€ 1 295 048,75
Indirizzo
KAISERSWERTHER STRASSE 16-18
14195 Berlin
Germania

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Regione
Berlin Berlin Berlin
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 295 048,75

Beneficiari (2)