Исследователи из МГУ и Сколтеха предлагают новый источник для получения аморфного углерода. Аморфный углерод используется для изготовления анодов натрий-ионных батарей.
Аккумуляторы с углеродными элементами более дешевы в производстве, но имеют большие размеры. Возможно, они смогут заменить накопители энергии на солнечных и ветрогенераторах, где компактность не играет определяющую роль.
Стоит упомянуть, что аморфный углерод – это и обычный уголь, который можно получить во время горения. Поэтому говорить о значимом прорыве в области изготовления аккумуляторов несколько преждевременно. Сами экспериментаторы этого и не скрывают.
«Мы подумали: а здорово было бы одновременно избавиться от этого гадостного сорняка и получить что-то полезное взамен, — рассказывает соавтор статьи Зоя Бобылёва из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. — Твёрдый углерод, который используется в анодах натрий-ионных аккумуляторов, можно производить из любой биомассы: скорлупы орехов, отходов бумажного производства и проч., но вот борщевик никто ещё не пробовал. А оказалось, что он неплохо подходит».
Борщевик Сосновского — агрессивно распространяющийся сорняк, который вдобавок вызывает ожоги. Его завезли в центральную Россию с Кавказа в ходе сельскохозяйственного эксперимента, чтобы кормить скот, но идея не прижилась. В ходе эксперимента, множество плодородных сельскохозяйственных земель оказалось непригодными для дальнейшего использования. Остается надеяться, что в этот раз никому не придет в голову специально засевать новые площади «сырьем для производства углерода».
«На сегодня твёрдый углерод обеспечивает лучшее сочетание свойств для изготовления анода натрий-ионного аккумулятора, — поясняет руководитель исследования профессор Евгений Антипов из Сколтеха и МГУ. — Этот материал представляет собой аморфную форму углерода, которая даже при сильном нагреве не переходит в графит. В отличие от графита у этого вещества такая структура, что оно может цикл за циклом внедрять в себя ионы натрия и высвобождать их обратно, что необходимо для работы аккумулятора, при этом объём материала не сильно изменяется. Другие достоинства — сравнительная дешевизна, простота синтеза и утилизации и пожаробезопасность».
Изготовленный учёными из МГУ и Сколтеха твёрдый углерод из борщевика продемонстрировал кулоновскую эффективность 87%, что ставит его в один ряд с лучшими материалами этого класса, полученными из другого сырья. По второму ключевому показателю, удельной ёмкости, он уступает материалам-лидерам — 260 против 300 мАч/г —но в целом конкурентоспособен.
«Спрос на перезаряжаемые аккумуляторы будет расти. Если говорить о стационарных батареях, применяемых в промышленности или для выравнивания колебаний при генерации энергии солнечными батареями и ветряками, то натрий-ионная технология выглядит очень перспективно. Такие батареи будут значительно дешевле литий-ионных, и хотя по массе и габаритам они будут проигрывать, это не всегда важно — зависит от применения», — подытожил соавтор исследования профессор Артём Абакумов, руководитель Центра энергетических технологий Сколтеха.
Добавить комментарий