Московские исследователи улучшили суперконденсаторы с помощью микроволокон
Специалисты НИТУ МИСиС и Российского химико-технологического университета имени Менделеева создали улучшенные электроды для суперконденсаторов — устройств, способных быстро запасать и быстро отдавать большое количество электроэнергии. В будущем их могут использовать на электротранспорте и в качестве резервных источников электропитания.
Как рассказали «Энергии+» авторы разработки, электроды суперконденсаторов — одна из важных деталей, которые притягивают заряженные ионы к поверхности суперконденсатора, чтобы накопленная в них энергия стала доступной для использования. Основой для новых электродов послужила углеродная ткань — особый материал, состоящий из переплетения тончайших углеродных нитей. За счет множества внутренних пор и полостей углеродные ткани обладают гигантской площадью поверхности: если полностью развернуть и разгладить кусочек весом в один грамм, он займет от тысячи до 1,2 тысячи квадратных метров. Эту поверхность ученые модифицировали, вырастив в порах и полостях углеродной ткани тончайшие волокна полианилина — полимера, способного проводить электрический ток. Сам процесс, по словам авторов разработки, напоминал окрашивание: ткань последовательно определенное время вымачивали в растворах нескольких химических веществ, чтобы обеспечить образование волокон с нужными свойствами.
В итоге включение полианилина в структуру углеродной ткани позволило повысить емкость суперконденсаторов более чем в два с половиной раза и увеличить срок их жизни: опытные образцы не потеряли ни процента заряда даже после двух тысяч циклов зарядки — разрядки.
Суперконденсаторы с электродами, созданными по предложенной нами технологии, в перспективе могут иметь широкий спектр применения. Например, они рассматриваются для использования на транспорте как дополнительные источники энергии.
Светлана Стаханова
Кандидат химических наук, заведующий кафедрой аналитической химии РХТУ имени Менделеева
«Благодаря способности быстро запасать большое количество электроэнергии, суперконденсаторы могут накапливать ее при торможении трамваев и поездов метро, и при следующем разгоне эту энергию можно использовать в качестве основного источника электричества, снижая тем самым нагрузку на городские контактные сети, — продолжает Светлана Стаханова. — Их можно будет использовать в качестве резервных источников на электростанциях: чтобы в случае нештатных ситуаций жители городов и поселков, которые они питают, не остались без электричества. Также мы рассматриваем возможность применять такие суперконденсаторы в клиниках, тоже в качестве резервных источников энергии — они быстрее среагируют на нештатную ситуацию, нежели традиционные литий-ионные аккумуляторы, а значит, на них можно переключиться практически мгновенно, чтобы больничное оборудование, важное для жизнеобеспечения пациентов, в случае перебоев с электричеством ни на секунду не переставало работать».
Научный коллектив продолжает совершенствовать свою разработку.
