Спецпроекты

Россияне придумали, как делать аккумуляторы из борщевика

7904
Техника
Российские ученые нашли способ использования борщевика, сорняка, терроризирующего всю Россию, в создании суперконденсаторов. Свою идею они проверили на практике, и она доказала свою эффективность, особенно на фоне ежедневно увеличивающихся площадей, захваченных борщевиком.

Растение как сырье для суперконденсаторов

Специалисты российского Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) МИСиС разработали принцип использования растения «борщевик» при производстве электродов для суперконденсаторов (СК). Созданная ими технология была протестирована в лабораторных условиях, и эксперимент завершился успехом.

Выбор ученых пал именно на СК, поскольку они могут накапливать больше энергии и хранить ее дольше в сравнении с обычными батареями и аккумуляторами. Внутри них на небольшом расстоянии установлены два электрода из активированного углерода с большим количеством пор на поверхности, необходимых для увеличения суммарной площади электродов. Чем больше пор на поверхности обоих электродов, тем выше емкость суперконденсатора.

Технология производства

По задумке ученых из МИСиС, в качестве сырья для производства электродов суперконденсаторов должны использоваться только стебли борщевика. Полученные в ходе исследований результаты показали, что, несмотря на растительное происхождение электродов, СК не утратили своих свойств и смогли накапливать заряд в больших объемах и хранить его продолжительное время.

Борщевик, потенциальное сырье для экологичных суперконденсаторов

Для превращения стеблей борщевика в углеродный материал, а затем в электроды, пишут «Известия», они подвергаются обработке по особой технологии, включающей в себя ряд этапов. По словам авторов идеи, сперва стебли высушивают и нарезают на части длиной около 10 миллиметров, после чего обрабатывают их в соляной кислоте. Затем их измельчают и насыщают углекислым газом (СО2) при температуре 400 градусов Цельсия для получения углеродного материала, который на данном этапе еще не готов к использованию в суперконденсаторах.

На следующем шаге обработки стеблей их необходимо измельчить и смешать с гидроксидом калия, после чего они будут подвержены повторному нагреву для получения на поверхности материала большого количества пор диаметром до 4 нанометров, но на этот раз при температуре 900 градусов Цельсия.

Перспективы разработки

По словам доцента кафедры электрохимии СПбГУ Олега Левина, суперконденсаторы с электродами из борщевика не уступают по своим основным характеристикам СК с электродами из многих других материалов. В то же время, при использовании графена, перспективного материала для применения в источниках энергии, емкость будет сравнительно выше.

Схема суперконденсатора. Электроды, активированный углерод и разделитель

Отметим, что над вариантами использования графена в аккумуляторах работают многие крупные компании. К примеру, в 2015 г. один и таких способов предложила компания Samsung, реализовав его в рабочем прототипе аккумулятора. Компания продолжает работать в этом направлении, и в августе 2019 г. инсайдер Эван Бласс (Evan Blass), всегда предоставляющий достоверную информацию, сообщил, что в Samsung выпустит первый в мире смартфон с графеновой батареей в 2020 г. или 2021 г.

Заведующий кафедрой Физической химии НИТУ «МИСиС» Михаил Астахов считает, что использование борщевика для производства суперконденсаторов в промышленных масштабах связано с определенными трудностями, и в первую очередь с добычей сырья. Он отметил, что потребуется организовать сбор этого растения по всей стране и проработать процесс его перевозки на предприятие по переработке. Возможность искусственной организации посевных площадей для выращивания борщевика Михаил Астахов в качестве альтернативы не рассматривает. Этот вариант он считает неразумным, а при использовании естественных «плантаций» природные запасы борщевика рано или поздно закончатся, что сделает дальнейшую его переработку в электроды невозможной.

Почему именно борщевик

В современной России борщевик считается сорным растением. Он может быть опасен как для людей, так и для животных, поскольку его го сок при попадании на кожу и воздействии солнечных лучей может вызывать серьезные ожоги, а при попадании в глаза может стать причиной полной или частичной слепоты. Растение начали активно выращивать на европейской территории России во второй половине XX века в качестве силосной культуры для корма домашнего и крупнорогатого скота. Идея требуемых результатов не дала, и проект был свернут. В 2015 г. борщевик был лишен статуса сельскохозяйственной культуры.

Борщевик опасен для здоровья человека

Борщевик – растение неприхотливое с точки зрения условий для его произрастания, вследствие чего он довольно быстро покрывает большие площади как общего, так и сельскохозяйственного назначения. В последнем случае он замедляет развитие семян других растений, находящихся в почве, что и вынуждает фермеров бороться с ним.



Тема месяца

Обзор: ИТ в промышленности 2019

Рейтинги CNews

Крупнейшие поставщики ИТ на промышленные предприятия

Технология месяца

Цифровизация электросетей реализуется преимущественно на отечественных технологиях

Игорь Маковский

генеральный директор «Россети Центр»