МИСИС: Суперконденсаторы

2024: 2024: Анонс суперконденсаторов с увеличенной емкостью и долговечностью

Исследователи Университета МИСИС оптимизировали способность суперконденсаторов хранить энергию, добавив в структуру углеродного электродного материала электропроводящий полимер. Это позволило оптимизировать емкость и долговечность устройств. Суперконденсаторы показали стабильность при многократном заряде и разряде и могут быть использованы, например, в железнодорожном транспорте, автономных системах электроснабжения и других областях, где требуется высокая мощность. Об этом 23 июля 2024 года сообщили представители НИТУ МИСиС.

𝓲

Фото: НИТУ МИСиС

Как сообщалось, суперконденсаторы — это класс современных накопителей энергии, превосходящий обычные конденсаторы по количеству запасаемой энергии. В некоторых задачах они могут заменить аккумуляторные батареи: для запуска двигателей, возвращения части энергии при торможении транспорта и другой техники. Однако количество запасаемой суперконденсаторами энергии все еще ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов, широко используемых в сфере электронных устройств. Тем не менее, с использованием специальных материалов, способных к быстрым химическим реакциям, можно увеличить способность суперконденсаторов хранить энергию в несколько раз.

Ученые НИТУ МИСИС выяснили, как оптимизировать работу суперконденсаторов и расширить возможности их практического применения. Суперконденсатор состоит из нескольких основных частей, одной из которых является электрод на основе углеродного материала. На его поверхности устройства накапливают заряд. В качестве этого материала исследователи использовали углеродную ткань, в которую добавили электропроводящий полимер полианилин. Он был сформирован не на внешней поверхности волокон, а в их порах, что позволило оптимизировать емкость и долговечность устройства.

𝓲

Фото: НИТУ МИСиС

Наша методика, основанная на химической окислительной полимеризации анилина непосредственно в порах углеродной ткани, не только способствует оптимизации электрохимических свойств получаемого композита, но и открывает перспективы для внедрения в производство и использования технологии в широком спектре энергетических систем. рассказала Кристина Шафигуллина, лаборант-исследователь кафедры физической химии НИТУ МИСИС

Суперконденсаторы на основе композитных электродов из углеродной ткани и полианилина продемонстрировали эффективность за счет создания специальных структур в углеродной ткани, которые помогают материалу лучше накапливать и сохранять заряд. Подробности исследования описаны в научном журнале Crystals (Q2).

𝓲

Фото: НИТУ МИСиС

Важной составляющей нашей работы является глубокое изучение процессов и особенностей формирования структурных характеристик получаемых композитов вплоть до нанометрового масштаба. Такая работа стала возможной благодаря созданию лаборатории "ЛУЧ" НИТУ МИСИС, в которой реализуются наиболее передовые методы нанотомографии. В работе были использованы возможности двухлучевого микроскопа Амбер (ФИП-СЭМ) для визуализации объемной нанопористости углеродной ткани "Бусофит". подчеркнул Евгений Статник, инженер 1 категории научного проекта лаборатории ускоренных частиц (ЛУЧ) НИТУ МИСИС

Доступность материалов и технологии изготовления позволяют коммерциализировать разработку в сферах, где требуется долговременное хранение энергии. Исследование выполнено в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Материалы будущего» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» (проект No К1-2022- 032).