Исследователи из Казани предложили способ создания пенографита в бытовой микроволновой печи — это перспективный материал для создания более совершенных энергонакопителей нового поколения.
Как сообщает ТАСС со ссылкой на Минобрнауки РФ, специалисты Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) создали доступный, экономичный и легко воспроизводимый способ получения нового углеродного материала для суперконденсаторов.
Пенографит, синтезированный по этой методике, позволяет существенно улучшить производительность накопителей энергии, что будет востребовано в аэрокосмической отрасли, при производстве электромобилей и компактных электронных устройств.
Суперконденсаторы с электродами из пенографита позволят создавать более легкие и миниатюрные источники питания для технологий будущего. Это особенно актуально, например, для освоения северных регионов, где обычные аккумуляторы теряют работоспособность при морозах ниже 40 градусов.
«Современный тренд в создании химических источников тока — применение трехмерных электродов. За счет более высокой плотности активных компонентов они способны обеспечить увеличенную удельную емкость. Наибольший эффект достигается в гибридных суперконденсаторах, где благодаря протеканию электрохимических реакций можно получить значительно большую емкость», — отметил доцент кафедры нанотехнологий в электронике КНИТУ-КАИ Михаил Морозов.
Обычно в качестве проводящей добавки в аккумуляторах и суперконденсаторах применяется технический углерод, обладающий ограниченной электропроводностью. Существуют альтернативы, например, графен, но их производство остается дорогостоящим.
Пенографит является одной из таких перспективных замен. Как пояснили в министерстве, благодаря своей слоистой архитектуре он равномерно распределяется в активной массе, заполняя весь объем электрода и создавая стабильный электрический контакт.
Предложенный казанскими учеными метод синтеза пенографита не нуждается в сложной аппаратуре и дорогих установках — для получения материала достаточно обычной СВЧ-печи.
Как заявили в Минобрнауки, данная технология легко адаптируется для промышленного выпуска благодаря применению стандартного оборудования и простоте процесса.
Сегодня активно ведутся работы по созданию высокоэффективных суперконденсаторов на основе новых композитных материалов для электродов, которые отличаются повышенной мощностью, долговечностью и быстрой скоростью заряда и разряда.
Суперконденсаторы представляют собой современный класс накопителей энергии, превосходящий обычные конденсаторы по запасаемой энергии. Однако их энергоемкость пока уступает литий-ионным аккумуляторам. Существенно увеличить способность суперконденсаторов накапливать заряд позволяет применение специальных материалов, способных к быстрым химическим превращениям.
В 2024 году учёные Санкт-Петербургского государственного университета представили инновационный метод закрепления углеродных нанотрубок на основе для суперконденсаторов. Одновременно специалисты из Университета МИСИС повысили энергоёмкость таких устройств, внедрив электропроводящий полимер в структуру углеродного электродного материала.
