Российские ученые усовершенствовали материал для энергонакопительных устройств

Разработанный композит на основе углеродных нанотрубок будет конденсировать в пять раз больше энергии, чем обычный. Суперконденсаторы (или ионисторы) являются относительно недавней и многообещающей разновидностью вид энергонакопителей. Их удельная емкость в сто тысяч раз и более превышает свойства используемых сейчас конденсаторов.

В отличие от литий-ионных устройств они гораздо быстрее собирают и возвращают накопленный заряд. Отсюда их впечатляющая мощность, которая делает новинку отличным источником резервного питания для такого аккумулятора. Это может найти применение, к примеру, в момент быстрого набора высоты БПЛА: суперконденсатор нивелирует перебой напряжения в системе электропитания.

Сейчас подобные продукты используют как источники питания в предпусковых устройствах для «холодного» старта двигателей, импульсных излучателей и основного и дополнительного питания электротранспорта. Возможность быстрой зарядки суперконденсаторов позволяет эффективно использовать их в системах рекуперации энергии, выделяемой при торможении электротранспорта.

Проведя наблюдения за различными свойствами самых разнообразных углеродных материалов, которым свойственна высокая электропроводность, но малый накопительный эффект, а также установив, что оксиды некоторых переходных металлов (рутения, марганца, никеля, кобальта) как раз имеют внушительную энергоемкость, но характеризуются высоким сопротивлением, специалисты ОмГТУ стали равномерно наносить оксиды металлов на поверхность углеродных нанотрубок, что и дало в результате повышение удельной емкости разработанного композита. Медиасеть TV BRICS – партнер ОмГТУ.

Сергей Несов, доцент кафедры физики Омского политеха, объяснил, что в процессе изысканий сотрудники вуза наносили на углеродные нанотрубки несколько слоев оксида марганца, что сделало возможным увеличить количество заряда, запасаемого новым композитом, в несколько раз в зависимости от величины разрядного тока.

Последующая термическая обработка композитного материала создает из сплошных слоев оксида марганца наночастицы размерами не более 20 нанометров. Они надежно закрепляются на поверхности углеродных нанотрубок за счет образования химических связей. Удельная емкость такого материала при этом повышается практически пятикратно по сравнению с «чистыми» углеродными нанотрубками.

Ученые пришли к выводу, что результаты их работы в лабораториях, помимо чисто теоретических знаний, имеют и прикладное значение: их возможно достаточно оперативно вывести на полупромышленное и промышленное производство.

В будущем работа будет вестись по конструированию эффективных суперконденсаторов с высокой удельной емкостью и стабильностью характеристик. Сейчас изготавливаются опытные образцы с электродами из созданного композита. Разработка проводится в рамках стратегического проекта «Сверхширокополосная СВЧ-микроэлектроника» программы «Приоритет 2030».

Омский государственный технический университет – участник федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030», победитель в базовой части гранта. Приоритетными направлениями развития вуза являются исследования в области микроэлектроники, космических технологий и креативных индустрий.