24 червня цього року відбулось засідання виконкому Ради Західного наукового центру НАН України і МОН України. З доповіддю “Електродні матеріали для накопичувачів енергії” виступив Володимир Боледзюк, кандидат фізико-математичних наук, науковий співробітник Чернівецького відділення Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України.
Після засідання нам вдалося поговорити з науковцем із Чернівців. Отже, пропонуємо інтерв’ю з Володимиром Боледзюком.
Науковці відділення займаються технологіями синтезу нових електродних матеріалів для накопичувачів енергії, розробці нових суперконденсаторних систем та хімічних джерел струму. Зокрема розроблено і оптимізовано ряд технологічних процесів по синтезу нанопористих вуглецевих матеріалів з різних видів сировини з цільовим призначенням – використання їх в якості електродних матеріалів в суперконденсаторах та хімічних джерелах струму, розроблено нові технології одержання нанопористих вуглецевих матеріалів з органічної сировини рослинного походження. Такий підхід до вирішення проблем електродних матеріалів суперконденсаторів диктується необхідністю зменшення собівартості електродного матеріалу, що дає змогу досягнути комерційно вигідної ціни кінцевого продукту – суперконденсатора. Серед усіх досліджуваних в даний час матеріалів для суперконденсаторів активоване вугілля на основі біомаси має величезний потенціал завдяки своїй доступності та дешевизні, простим методам обробки, фізико-хімічній стабільності та методам самодопування. Основна маса активованого вугілля в світі виробляється з шкаралупи кокосового горіха та відходів нафтопереробної промисловості.
А оскільки Україна вагомо займається наукою…
Україна, як високорозвинута агрономічна держава, може мати власне одержання активованого вуглецевого матеріалу з відходів с/г виробництва, а також забезпечити виробництво пристроїв накопичення енергії, зокрема суперконденсаторів, на їх основі.
Одним із основних напрямків роботи Чернівецького відділення ІПМ є пошук нових електродних матеріалів на основі сировини органічного походження. При виробництві активованого вуглецю з сировини рослинного походження в основному використовуються дві стадії переробки вуглецьвмісної сировини – стадія карбонізації (піроліз) вихідного прекурсора, а також стадія активації карбонізату окислювальними агентами. Ці процеси, а також природна структура вихідних компонентів, забезпечують формування необхідних структурних та фізико-хімічних властивостей кінцевого продукту. При правильному виборі технологічних режимів та використанні відповідної сировинної бази, ПВМ може бути отриманий з наперед заданими властивостями.
- І до яких результатів вдалося дійти?
Перше. Встановлено, що різні види сировини рослинного походження є гарними прекурсорами для отримання високопористих вуглецевих матеріалів
Друге. Стандартними методами сорбції азоту досліджено параметри пористості отриманих вуглецевих матеріалів – питома площа поверхні пор, питомий об’єм пор та розподіл пор за розмірами. Отримано значення питомої площі поверхні пор (2919 м2/г) та сумарного об’єму пор (1,4 см3/г) при високій однорідності пор, які не поступаються кращим світовим аналогам.
Третє. Проведено модифікацію активованого вуглецевого матеріалу з сировини рослинного походження методами заморожування матеріалу, обробкою мікрохвильовим випромінюванням та обробкою матеріалу ультразвуковими коливаннями у рідкому середовищі. Обробка матеріалу мікрохвильовим випромінюванням дозволяє покращити електричні питомі характеристики вихідного матеріалу приблизно на 30%, в той час як при заморожуванні питомі характеристики зростають приблизно на 20%, а при ультразвуковій обробці взагалі погіршуються.
Четверте. Для зменшення власного електроопору пористих вуглецевих матеріалів досліджено термохімічне відновлення металів з солей у їх структурі. Розроблено спосіб підвищення електропровідності (у 6÷8 разів) термохімічним відновленням нікелю з розчину його солі Ni(NO3)2. 6H2O, яким попередньо просочували активований матеріал. По цим дослідженням подана заявка на корисну модель, по якій вже отримано позитивне рішення Укрпатенту.
П’яте. Отримані результати дозволяють визначитись в обранні кращих рослинних прекурсорів для отримання високоефективних ПВМ для електродів суперконденсаторів з водним розчином електроліту. Отримані значення питомої поверхні пор та питомого об’єму пор при високій однорідності пор, питомої ємності матеріалу дозволяють стверджувати про перспективність ПВМ з органічної сировини рослинного походження не тільки як електродної компоненти суперконденсаторів, але й для широкого використання в інших галузях промисловості, медицини, сільського господарства та інше.
- Дякую, пане Володимире за чудову наукову бесіду.
