Opis projektu
Nowa metoda pomaga w badaniu dynamiki jonów w nanomateriałach porowatych
Badanie transportu molekularnego i jonowego w materiałach porowatych jest niezwykle ważne dla wielu dziedzin, począwszy od magazynowania i przekształcania energii po techniki separacji. Efekty tak zwanego nanozamknięcia zmieniają właściwości jonów i mogą być wykorzystane do zwiększenia sprawności urządzeń magazynujących energię. Chociaż statyczne właściwości jonów zamkniętych w nanoporach można badać bez większych trudności, niewiele wiadomo o ich właściwościach dynamicznych ze względu na brak odpowiednich systemów eksperymentalnych. Zespół finansowanego przez UE projektu DYONCON wykorzysta dobrze zdefiniowane, konfigurowalne systemy modelowe do badania właściwości dynamicznych zamkniętych jonów. Koncepcja ta zakłada połączenie dwóch klas materiałów: cieczy jonowych i filmów szkieletów metaloorganicznych.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
14195 Berlin
Niemcy