ຫົວຫນ້າການຄົ້ນຄວ້າ, Zheng Chen, ອາຈານສອນວິຊາວິສະວະກໍາ nanoengineering ທີ່ໂຮງຮຽນວິສະວະກໍາ Jacobs ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລຄາລິຟໍເນຍ, San Diego ກ່າວວ່າ: "ໂດຍການຈັບໂມເລກຸນອາຍແກັສ, ເຍື່ອສາມາດເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຕົວຍຶດຫມັ້ນຂອງ electrolytes ທີ່ລະເຫີຍໄດ້."
ຕົວແຍກໃຫມ່ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາສຸດ. ເຊລແບດເຕີລີ່ທີ່ໃຊ້ໄດອາຟຣາມສາມາດເຮັດວຽກຢູ່ທີ່ລົບ 40 ° C, ແລະຄວາມອາດສາມາດສູງເຖິງ 500 milliampere ຊົ່ວໂມງຕໍ່ກຼາມ, ໃນຂະນະທີ່ຫມໍ້ໄຟ diaphragm ການຄ້າມີພະລັງງານເກືອບສູນໃນກໍລະນີນີ້. ນັກຄົ້ນຄວ້າກ່າວວ່າເຖິງແມ່ນວ່າມັນຖືກປະໄວ້ໂດຍບໍ່ໄດ້ໃຊ້ເປັນເວລາສອງເດືອນ, ຄວາມຈຸຂອງແບດເຕີລີ່ຍັງສູງ. ການປະຕິບັດນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ diaphragm ຍັງສາມາດຍືດອາຍຸການເກັບຮັກສາໄດ້. ການຄົ້ນພົບນີ້ເຮັດໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດບັນລຸເປົ້າຫມາຍຂອງພວກເຂົາຕື່ມອີກ: ເພື່ອຜະລິດແບດເຕີຣີທີ່ສາມາດສະຫນອງໄຟຟ້າສໍາລັບຍານພາຫະນະໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີນ້ໍາກ້ອນ, ເຊັ່ນ: ຍານອາວະກາດ, ດາວທຽມ, ແລະເຮືອໃນທະເລເລິກ.
ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ແມ່ນອີງໃສ່ການສຶກສາຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງຂອງ Ying Shirley Meng, ອາຈານຂອງ nanoengineering ຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລຄາລິຟໍເນຍ, San Diego. ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ໃຊ້ electrolyte ອາຍແກັສແຫຼວໂດຍສະເພາະເພື່ອພັດທະນາຫມໍ້ໄຟທີ່ສາມາດຮັກສາປະສິດທິພາບທີ່ດີໃນສະພາບແວດລ້ອມລົບ 60 ° C ເປັນຄັ້ງທໍາອິດ. ໃນບັນດາພວກມັນ, ອາຍແກັສ electrolyte ແຫຼວແມ່ນອາຍແກັສທີ່ເປັນທາດແຫຼວໂດຍການໃຊ້ຄວາມກົດດັນແລະທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າ electrolytes ແຫຼວແບບດັ້ງເດີມ.
ແຕ່ປະເພດຂອງ electrolyte ນີ້ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ; ມັນງ່າຍທີ່ຈະປ່ຽນຈາກຂອງແຫຼວໄປສູ່ອາຍແກັສ. Chen ກ່າວວ່າ: "ບັນຫານີ້ແມ່ນບັນຫາຄວາມປອດໄພທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດສໍາລັບ electrolyte ນີ້." ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ເພີ່ມຄວາມກົດດັນເພື່ອໃຫ້ໂມເລກຸນຂອງແຫຼວທີ່ຫນາແຫນ້ນແລະຮັກສາ electrolyte ຢູ່ໃນສະພາບຂອງແຫຼວເພື່ອນໍາໃຊ້ electrolyte.
ຫ້ອງທົດລອງຂອງ Chen ໄດ້ຮ່ວມມືກັບ Meng ແລະ Tod Pascal, ອາຈານສອນວິສະວະກໍາ nanoengineering ຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ California, San Diego, ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້. ໂດຍການລວມເອົາຄວາມຊໍານານຂອງຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານຄອມພິວເຕີເຊັ່ນ Pascal ກັບນັກຄົ້ນຄວ້າເຊັ່ນ Chen ແລະ Meng, ວິທີການໄດ້ຖືກພັດທະນາເພື່ອ liquefy electrolyte vaporized ໂດຍບໍ່ມີການນໍາໃຊ້ຄວາມກົດດັນຫຼາຍໄວ. ບຸກຄະລາກອນທີ່ກ່າວມາຂ້າງເທິງແມ່ນຂຶ້ນກັບສູນຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດ ແລະວິສະວະກຳວັດສະດຸ (MRSEC) ຂອງມະຫາວິທະຍາໄລຄາລິຟໍເນຍ, San Diego.
ວິທີການນີ້ຢືມມາຈາກປະກົດການທາງກາຍະພາບທີ່ໂມເລກຸນອາຍແກັສ condense spontaneous ໃນເວລາທີ່ trapped ໃນຊ່ອງຂະຫນາດນ້ອຍ nano-scale. ປະກົດການນີ້ເອີ້ນວ່າ capillary condensation, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ອາຍແກັສກາຍເປັນຂອງແຫຼວໃນຄວາມກົດດັນຕ່ໍາ. ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ນໍາໃຊ້ປະກົດການນີ້ເພື່ອສ້າງຕົວແຍກຫມໍ້ໄຟທີ່ສາມາດສະຖຽນລະພາບ electrolyte ໃນຫມໍ້ໄຟອຸນຫະພູມຕ່ໍາສຸດ, ເປັນ electrolyte ອາຍແກັສແຫຼວທີ່ເຮັດຈາກອາຍແກັສ fluoromethane. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ວັດສະດຸ crystalline porous ເອີ້ນວ່າໂຄງຮ່າງການໂລຫະ-organic (MOF) ເພື່ອສ້າງເຍື່ອ. ສິ່ງທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ MOF ແມ່ນວ່າມັນເຕັມໄປດ້ວຍຮູຂຸມຂົນນ້ອຍໆ, ເຊິ່ງສາມາດຈັບໂມເລກຸນອາຍແກັສ fluoromethane ແລະ condense ພວກມັນຢູ່ໃນຄວາມກົດດັນທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, fluoromethane ປົກກະຕິແລ້ວຫົດຕົວຢູ່ທີ່ລົບ 30 ° C ແລະມີຜົນບັງຄັບໃຊ້ຂອງ 118 psi; ແຕ່ຖ້າຫາກວ່າ MOF ຖືກນໍາໃຊ້, ຄວາມກົດດັນ condensation ຂອງ porous ໃນອຸນຫະພູມດຽວກັນແມ່ນພຽງແຕ່ 11 psi.
Chen ກ່າວວ່າ: "MOF ນີ້ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຄວາມກົດດັນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບ electrolyte ເຮັດວຽກ. ດັ່ງນັ້ນ, ຫມໍ້ໄຟຂອງພວກເຮົາສາມາດສະຫນອງຄວາມອາດສາມາດຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາໂດຍບໍ່ມີການຊຸດໂຊມ." ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ທົດສອບຕົວແຍກທີ່ອີງໃສ່ MOF ໃນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion. . ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ປະກອບດ້ວຍ cathode fluorocarbon ແລະ anode ໂລຫະ lithium. ມັນສາມາດຕື່ມຂໍ້ມູນໃສ່ມັນດ້ວຍທາດອາຍແກັສ fluoromethane electrolyte ທີ່ຄວາມກົດດັນພາຍໃນຂອງ 70 psi, ຕ່ໍາກວ່າຄວາມກົດດັນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການ liquefying fluoromethane. ແບດເຕີຣີຍັງສາມາດຮັກສາ 57% ຂອງຄວາມອາດສາມາດອຸນຫະພູມຫ້ອງຂອງຕົນຢູ່ທີ່ລົບ 40 ° C. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ໃນອຸນຫະພູມແລະຄວາມດັນດຽວກັນ, ພະລັງງານຂອງຫມໍ້ໄຟ diaphragm ການຄ້າທີ່ໃຊ້ທາດອາຍແກັສ electrolyte ທີ່ປະກອບດ້ວຍ fluoromethane ແມ່ນເກືອບສູນ.
micropores ໂດຍອີງໃສ່ຕົວແຍກ MOF ແມ່ນກຸນແຈເພາະວ່າ micropores ເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຮັກສາ electrolytes ຫຼາຍໄຫຼໃນຫມໍ້ໄຟເຖິງແມ່ນວ່າພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນທີ່ຫຼຸດລົງ. ຝາອັດປາກມົດລູກທາງການຄ້າມີຮູຂຸມຂົນກວ້າງ ແລະບໍ່ສາມາດຮັກສາໂມເລກຸນ electrolyte gaseous ພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນທີ່ຫຼຸດລົງ. ແຕ່ microporosity ບໍ່ແມ່ນເຫດຜົນດຽວທີ່ diaphragm ເຮັດວຽກໄດ້ດີພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂເຫຼົ່ານີ້. diaphragm ທີ່ອອກແບບໂດຍນັກຄົ້ນຄວ້າຍັງຊ່ວຍໃຫ້ pores ປະກອບເປັນເສັ້ນທາງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຈາກປາຍຫນຶ່ງໄປຫາອີກ, ດັ່ງນັ້ນການຮັບປະກັນວ່າ lithium ions ສາມາດໄຫຼຜ່ານ diaphragm ໄດ້ຢ່າງເສລີ. ໃນການທົດສອບ, ການນໍາໃຊ້ ionic ຂອງຫມໍ້ໄຟທີ່ນໍາໃຊ້ diaphragm ໃຫມ່ທີ່ລົບ 40°C ແມ່ນສິບເທົ່າຂອງຫມໍ້ໄຟທີ່ນໍາໃຊ້ diaphragm ການຄ້າ.
ປະຈຸບັນທີມງານຂອງ Chen ກໍາລັງທົດສອບຕົວແຍກທີ່ອີງໃສ່ MOF ໃນ electrolytes ອື່ນໆ. Chen ກ່າວວ່າ: "ພວກເຮົາໄດ້ເຫັນຜົນກະທົບທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. ໂດຍໃຊ້ MOF ນີ້ເປັນຕົວຄົງທີ່, ໂມເລກຸນ electrolyte ຕ່າງໆສາມາດຖືກດູດຊຶມເພື່ອປັບປຸງຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ, ລວມທັງຫມໍ້ໄຟ lithium ແບບດັ້ງເດີມທີ່ມີ electrolytes ທີ່ລະເຫີຍ."