Сотрудники отдела нетрадиционных каталитических процессов и Инжинирингового центра ФИЦ «Институт катализа СО РАН» начали создавать углеродные материалы для суперконденсаторов на основе скорлупы кедрового ореха – единственного, который заготавливают в России в промышленных масштабах. Свойства этих материалов позволят получить элементы с высокой плотностью запасаемой энергии, что необходимо для источников бесперебойного питания, альтернативной энергетики, электротранспорта и космической отрасли.
— Скорлупа орехов обладает повышенной плотностью, которая в определенной мере передается конечному продукту. Чтобы достигнуть высоких энергоемкостных показателей на единицу объема суперконденсатора, материал электрода должен быть плотным и с высокой удельной площадью поверхности. Чем плотнее материал, тем меньший объем он занимает, а большая поверхность обеспечивает высокую емкость, — рассказал кандидат химических наук, старший научный сотрудник Инжинирингового центра ФИЦ ИК СО РАН Петр Елецкий.
Для получения активированного угля скорлупу сначала измельчают и карбонизируют в кипящем слое катализатора. Затем полученный на первом этапе биоуголь смешивают с раствором щелочи, обрабатывают при температуре 600-1000 °С, отмывают и сушат. Максимальная удельная площадь поверхности углей из скорлупы ореха, которую удалось достичь ученым, – 2 200 квадратных метров на грамм. Тестируют полученные материалы в научно-образовательном центре «Институт химических технологий ИК СО РАН – НГУ» на базе Новосибирского государственного университета в недавно созданной молодежной лаборатории композитных материалов для электроники.
— Из полученного углеродного материала мы формируем тонкие таблетки, которые запрессовываем в металлические корпуса плоских батареек. Это позволяет тестировать материалы в условиях, максимально приближенных к реальным. Проведенные испытания говорят о том, что активированные угли из скорлупы ореха перспективны для практического применения, — объяснила кандидат химических наук, заведующая лабораторией Марина Лебедева.
Обзор таких перспективных материалов и способов их получения специалисты опубликовали в журнале Journal of Energy Storage. В планах ученых – улучшить процесс синтеза активированного угля, чтобы его свойства стали оптимальными для использования в суперконденсаторе с максимально возможной энергоемкостью. Следующим шагом должно стать создание прототипа мощного ионистора.
По материалам пресс-службы ФИЦ ИК СО РАН
