Прототип 750 мың циклге төтеп берді.
Satbayev University ғалымдары жаңа наноматериалдар негізіндегі гибридті суперконденсаторды сынап, оның ұзақ уақыт тұрақты жұмыс істей алатынын көрсетті, деп хабарлайды DKNews.kz.
Зерттеу Satbayev University-дің «Материалтану және электрохимиялық инженерия» зертханасында жүргізіліп жатыр. Ғалымдар энергия жинақтау жүйелеріне арналған көміртекті материалдарды, электрохимиялық жолмен қалпына келтірілген графен оксидін және соның негізіндегі композиттерді зерттеуде.
Суперконденсатор 750 мың зарядтау және разряд циклінен өтті
Ғалымдар негізгі нәтижені pouch-cell форматындағы гибридті суперконденсатор прототипін сынау кезінде алды.
Құрылғының оң электроды энергияны йодид/йод тотығу-тотықсыздану реакциясы арқылы жинайды. Ал теріс электродта заряд қос электрлік қабаттың түзілуі есебінен сақталады.
Сынақ кезінде прототиптің меншікті энергиясы 51 Вт·сағ/кг, ал қуаты 1 кВт/кг болды. Құрылғы 750 мыңнан астам зарядтау және разряд циклінен өтіп, жұмыс тұрақтылығын сақтаған.
Энергия жинақтағыштар үшін цикл саны негізгі көрсеткіштердің бірі. Құрылғы қаншалық көп зарядталып, қайта разрядтала алса, оны ұзақ мерзімді жүйелерде пайдалану мүмкіндігі де соғұрлым жоғары болады.
«Алынған нәтижелер энергия жинақтағыштардың тиімділігін одан әрі арттыруға мүмкіндік береді. Қазір біз үшін сынақтарды кеңейтіп, материалдардың практикалық қолдануға барынша жақын жағдайдағы жұмысын бағалау маңызды», — деді жоба жетекшісі, PhD Жазира Супиева.
Электродтарға күріш қауызы мен қызылша сығындысы пайдаланылады
Жобаның бір ерекшелігі — ғалымдардың көміртекті материалдарды Қазақстанда қолжетімді шикізаттан алуы.
Зерттеушілер күріш қауызы мен қант қызылшасының сығындысын пайдаланады. Алынған материалдардың меншікті беткі ауданы 3000 м²/г-ға дейін жетеді.
Бұл көрсеткіш жоғары болған сайын материалдың электролитпен жанасатын аумағы да ұлғаяды. Соның нәтижесінде электродтың заряд жинау әлеуеті артады.
Satbayev University-дің ғылыми жобалары арасында да күріш қауызы негізіндегі белсендірілген көміртекті суперконденсаторларда қолдануға бағытталған зерттеулер көрсетілген.
Графен негізіндегі материалдардың сыйымдылығы жоғары болды
Зерттеудің тағы бір бағыты — электрохимиялық жолмен қалпына келтірілген графен оксиді және оның негізіндегі композиттер.
Алғашқы эксперименттер жаңа материалдардың дәстүрлі белсендірілген көмірге қарағанда меншікті сыйымдылығы жоғары екенін көрсетті.
Ғалымдар бұл композиттерді тек энергия жинақтау жүйелері үшін емес, басқа функционалдық міндеттерде де сынап жатыр.
Материал бірнеше миллисекундта 3600°C-қа дейін қыздырылады
Материалдарды синтездеу және өңдеу үшін зертханада аса жылдам Джоуль қыздыру жүйесі қолданылады.
Жүйе бірнеше миллисекунд ішінде температураны 500-ден 3600°C-қа дейін көтере алады.
Оның көмегімен зерттеушілер графен мен қорытпалар алады, жылдам пиролиз жүргізеді және материалдардың құрылымын бақыланатын атмосферада өзгертеді.
Дайын материалдар бірнеше кезең бойынша тексеріледі.
Алғашқы электрохимиялық қасиеттер Swagelok ұяшықтары мен BioLogic потенциостаты арқылы бағаланады. Материал бетінің ауданы Anton Paar сорбтометрімен өлшенеді.
Келесі кезеңде ғалымдар coin-cell және pouch-cell форматындағы ұяшықтарды Neware батарея тестерінде сынамақ. Мұнда материалдардың сыйымдылығы, қуаты және ұзақ жұмыс кезіндегі тұрақтылығы тексеріледі.
Бір материал энергия жинақтауға да, металды қорғауға да сыналды
Зерттеу тек суперконденсаторлармен шектелмейді.
Ғалымдар әзірлеген композиттер тот баспайтын болатқа функционалдық жабын ретінде де қолданылып көрді. Сынақ нәтижелері материалдардың коррозияға төзімділігін көрсетті.
Бұл бір технологияны бірнеше бағытта қолдануға мүмкіндік береді: композиттер әрі электрод материалы, әрі металл беттерін қорғауға арналған жабын ретінде зерттеліп жатыр.
Келесі кезеңде технология ірі масштабта тексеріледі
Жобаға Satbayev University магистранттары мен докторанттары қатысады. Зерттеулер Австрия және Польшадағы шетелдік серіктестермен бірлесіп жүргізілуде.
Ғалымдар жаңа наноматериалдарды суперконденсаторларда, аккумуляторлық жүйелерде, электр көлігінде, сондай-ақ күн және жел электр станцияларына арналған энергия жинақтау жүйелерінде қолдану мүмкіндігін қарастырып отыр.
Алайда қазіргі нәтиже зертханалық прототип деңгейінде алынған. Ендігі міндет — сынақты үлкейтіп, материалдардың практикалық қолдануға жақын жағдайда қалай жұмыс істейтінін тексеру.
Бұған дейін біз Satbayev University ғалымдарының энергия жинақтауға арналған екіөлшемді MXene материалдарын зерттегені туралы жазған едік.
