В материал для суперконденсаторов научились перерабатывать отходы хлопка в РФ

Специалисты НИТУ МИСИС и НИИ перспективных материалов и технологий разработали технологию получения углеродных материалов из хлопковых отходов легкой промышленности, сообщает пресс-служба Минобрнауки РФ.

По данным ведомства, новый метод позволяет сократить время производственного цикла с полутора часов до нескольких минут. Полученные материалы могут применяться при создании суперконденсаторов — устройств для быстрого накопления и отдачи энергии, которые используются в электронике, транспорте и системах хранения энергии.

Суперконденсаторы занимают промежуточное положение между обычными конденсаторами и аккумуляторами. Они быстро заряжаются и разряжаются, а также выдерживают десятки тысяч рабочих циклов. Эффективность таких устройств во многом определяется свойствами электродов. Для их производства обычно применяют активированный уголь, изготовление которого требует значительных затрат времени и энергии.

Научный коллектив НИТУ МИСИС и НИИ ПМТ предложил альтернативный способ получения материала. Вместо длительного нагрева в печах исследователи применили микроволновую обработку образцов в волноводе в режиме бегущей волны.

В такой системе микроволновое излучение равномерно поглощается всем образцом, что позволяет быстро нагревать материал по всему объему. В качестве сырья ученые использовали хлопковые отходы текстильной промышленности — доступный и возобновляемый материал с высоким содержанием углерода.

Доцент кафедры физической химии НИТУ МИСИС Илья Кречетов сообщил, что ранее микроволновое излучение применялось для получения активированного углерода в печах резонаторного типа, схожих по конструкции с бытовыми микроволновыми печами. Новый подход предполагает обработку образца непосредственно в волноводе.

По его словам, такое техническое решение позволяет значительно ускорить формирование материала с требуемыми характеристиками. Использование текстильных отходов также снижает экологическую нагрузку и соответствует принципам экономики замкнутого цикла.

Исследователи отмечают, что традиционные материалы часто имеют преимущественно мелкие поры, которые затрудняют движение ионов электролита. В новом углеродном материале формируется сочетание мелких и более крупных каналов, что облегчает транспорт ионов внутри электрода.

Испытания показали, что образцы сохраняют более 95% емкости даже после 20 тысяч циклов зарядки и разрядки.

Подробности исследования опубликованы в научном журнале Journal of Energy Storage. Разработанная технология может использоваться при производстве материалов для систем хранения энергии нового поколения — от портативной электроники до электротранспорта и промышленной энергетики.

Читайте также: Ученые назвали одиночество угрозой для жизни и здоровья пожилых людей