От ореховых скорлупок к сверхъемкости: Новости химии @ChemPort.Ru
новости науки
новости бизнеса
работа для химиков
химические выставки
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
о нас
контакты

Энциклопедия автохимии


поиск

Новости химической науки > От ореховых скорлупок к сверхъемкости


18.12.2014
средняя оценка статьи - 4.6667 (3 оценок) Подписаться на RSS

Новое исследование позволило ученым из Канады создать гибридный натрий-ионный конденсатор [sodium ion capacitor (NIC)] из скорлупы арахисовых орехов. Новое устройство является промежуточным звеном, которое располагается между обычными ионными аккумуляторами и суперконденсаторами в линейке систем запасания электроэнергии.

Гибридный ионный аккумулятор способен как к электростатическому, так и электрохимическому запасанию заряда, что делает его устройством, обладающим свойствами и традиционных аккумуляторов, и суперконденсаторов.

Как отмечает возглавлявший исследование Дэвид Митлин (David Mitlin) из Университета Альберты, зачастую рабочая производительность аккумуляторов ограничивается дизайном и свойствами катода, поэтому в последнее время осуществляются попытки заменить катоды, обычно применяющиеся в элементах питания, на более характерные для суперконденсаторов.

Митлин добавляет, что такие катоды могут существенно увеличить количество циклов зарядки/разрядки источников питания. Дело в том, что в натрий-ионном конденсаторе ионы адсорбируются на поверхности катода, и это позволяет избежать разрушения электрода, свойственного для ионных аккумуляторов и происходящего из-за абсорбции ионов – переносчиков тока объемом катода. Таким образом, увеличение площади поверхности катодного материала является важным элементом для увеличения производительности устройств, запасающих электроэнергию.



Рисунок из Energy Environ. Sci., 2015, DOI: 10.1039/c4ee02986k

В таком случае как оболочка арахиса может использоваться в качестве прекурсора катодного материала? Митлин подчеркивает, что это простой и дешевый материал, практически не находящий промышленного применения и чаще всего оканчивающий свою жизнь на свалках. Тем не менее, выбор арахисовой шелухи в качестве сырьевой базы был не случаен – исследователи выяснили, что как внешняя, так и внутренняя части скорлупок от арахисового ореха отличаются важными структурными характеристиками, которые могут позволить применять их и в качестве катодных, и в качестве анодных материалов.

Внутренняя часть скорлупы, обладающая относительной однородностью и состоящая главным образом из лигнина, структурные элементы которого отличаются большой степенью поперечной сшивки, подходит для изготовления слоев графена, способного к интеркаляции больших по диаметру ионов натрия и работы в качестве анода. Основой катода нового устройства стал графеноподобный материал, отличающийся высокой площадью поверхности. Это вещество было получено из внешней оболочки скорлупы арахиса, менее однородной по структуре и состоящей преимущественно из целлюлозы.

Правильный подбор прекурсоров подчеркивается еще и тем, что прототип устройства, оба электрода которого изготавливались из одного и того же материала, демонстрировал весьма низкую производительность. Оптимизированная же система сохраняла 88% своей исходной производительности после 100000 циклов зарядка/разрядка и демонстрировала плотность тока 51.2 А/г – такие характеристики вполне позволяют новой системе соперничать с коммерчески доступными литий-ионными аккумуляторами.

Непростой задачей, которую пришлось решить исследователям при разработке нового устройства, было его совмещение с ионами натрия, так как его радиус превосходит радиус иона Li+. Тем не менее, ответ на данный вопрос был найден, и трудности, возникшие при его решении, оправдались – натрий значительно дешевле лития и более прост в обращении.

Специалисты по дизайну и разработке аккумуляторов и конденсаторов высоко оценивают результаты работы канадских коллег, в первую очередь приветствуя использование биоматериалов для создания катода и анода, однако предостерегают, что путь новой разработки от лаборатории до выхода на рынок может оказаться долгим – слишком много факторов необходимо учитывать для организации коммерческого производства «натрий-арахисовых аккумуляторов».

Источник: Energy Environ. Sci., 2015, DOI: 10.1039/c4ee02986k

метки статьи: #аккумуляторы, #нанотехнологии, #новые материалы, #химия биомассы, #химия поверхности

ОБЛАКО ТЕГОВ раздела "Химия: новости фундаментальной и прикладной науки"
оценить статью: 12345
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru
Комментарии к статье:
Ваше имя
Ваш e-mail, чтобы следить за обсуждением
   
Комментарий

Символ пятого P-элемента в табл. Менделеева
(латиницей, одной заглавной буквой):
   
 


Вы читаете текст статьи "От ореховых скорлупок к сверхъемкости"
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru

Все новости



Новости компаний

30.10.26 | Химический портал
«Анилинпром» в Башкирии: 8,9 млрд за 60 тыс. тонн сырья для полиуретанов 29.10.26 | Синтез ОКА
«Винтерол» из Дзержинска: как «Синтез ОКА» заместил импортный ПАВ для бытовой химии 28.10.26 | Полипласт
«Хромпик» и хромовый ангидрид: как «Полипласт» вложил 136 млрд в независимость от импорта 27.10.26 | Обзоры химических рынков
Прогноз МЭР: экспорт химпрома вырастет на 5%, но импорт растёт быстрее 26.10.26 | Химический портал
Индия как новый главный покупатель: 6 млн тонн и совместные производства 23.10.26 | Химический портал
Баимский ГОК: химия флотации как ключ к рентабельности арктического проекта 22.10.26 | Август
Химия против сорняков: как «Август» строит экспортную империю в агрохимии 21.10.26 | Химический портал
Находкинский завод: удобрения как геополитический инструмент на Дальнем Востоке 20.10.26 | СИБУР
Экспортный разворот: как СИБУР и «Уралхим» перестраивают карту продаж 19.10.26 | Обзоры химических рынков
Химическая промышленность 2026: между протекционизмом, логистическим коллапсом и структурной перестройкой
Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXXVI
Контактная информация