5. Борщевик для суперконденсаторов
Суперконденсаторы (СК) представляют собой устройства для накопления. От традиционных батарей они выгодно отличаются высокой мощностью, длительным сроком хранения и продолжительным сроком службы. Такие свойства отчасти объясняются тем, что в качестве материала электрода выступают активированные углероды с высокоразвитой поверхностью, на которой имеется большое количество пор разного размера.
Борщевик, разросшийся на огромных территориях России, может принести пользу в качестве материала для аккумуляторов. Так решили ученые из Московского университета науки и технологий "МИСИС". Они исследовали возможности волокнистых веществ стеблей растения и предположили, что именно в них можно найти оптимальные электродные свойства.
Стебли ядовитого растения состоят из твердой коры и мягкого внутреннего сердечника, похожего на губку, образующую разнообразную пористую структуру. Такая конструкция эффективна для использования углеродного материала в качестве основы электродов для СК.
Чтобы превратить стебли борщевика в подходящий для применения в качестве электродов материал, необходимо было найти оптимальную технологию их обработки.
Из сухих стеблей борщевика нарезали бруски длиной около сантиметра. Затем для удаления различных неорганических соединений, которые содержатся в стеблях, обработали их соляной кислотой, промыли и высушили. Для получения углеродного материала измельченные стебли борщевика насытили углекислым газом при температуре 400 °С.
На следующей стадии полученный материал смешали с гидроксидом калия и провели его активацию, то есть открыли образовавшиеся поры, в атмосфере аргона при различных температурах.
Обработка исходного углеродного материала при температуре 900 °С привела к образованию поверхности с большим количеством пор размером 2–4 нм.
"Основной параметр работы суперконденсатора – емкость, то есть мера способности накапливать электрический заряд, – пояснил доцент кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин. – Полученная на стеблях борщевика емкость находится на таком же уровне, как и у других материалов. Разумеется, при использовании, например, графена она будет выше. Однако само по себе использование отходов растительного сырья для производства активного углерода – безусловный мировой тренд. С этой стороны труд ученых перспективен и заслуживает интереса".