Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» создают материалы для суперконденсаторов из скорлупы кедрового ореха. Об этом рассказали в самом научном интституте.
Как рассказали в пресс-службе института, сотрудники отдела нетрадиционных каталитических процессов и Инжинирингового центра Института катализа СО РАН начали создавать углеродные материалы для суперконденсаторов на основе скорлупы кедрового ореха. Свойства этих материалов позволят получить элементы с высокой плотностью запасаемой энергии.
Способность ионисторов (суперконденсаторов) накапливать энергию зависит от текстурных характеристик материалов, используемых в электродах. Для производства электродов чаще всего применяют активированные углеродные материалы, обладающие высокоразвитой пористой структурой. В ИК СО РАН в качестве углеродных материалов используют активированные угли, для производства которых ученые выбрали скорлупу кедрового ореха.
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 старший научный сотрудник Инжинирингового центра ИК СО РАН, к.х.н. 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 Института катализа — 2,2 тыс. кв. м на грамм.
Материалы для суперконденсаторов изготавливают в институте, а тестируют в научно-образовательном центре «Институт химических технологий ИК СО РАН-НГУ» на базе НГУ в недавно созданной молодежной лаборатории композитных материалов для электроники.
Как рассказала завлаб Марина Лебедева, из полученного углеродного материала формируются тонкие таблетки, которые запрессовываются 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, уверена заведующая лабораторией.
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.