Фото iStock
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.
«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.