В чем заключается проблема?
В энергетической сфере высок запрос на системы хранения энергии. Так, значителен накопительный потенциал у суперконденсаторов – устройств, которые применяют в электросетях, энергетическом оборудовании и электротехнике. Конструкция этих устройств включает два электрода, электролит и сепаратор – мембрану, обеспечивающую перенос ионов при заряде и разряде и предотвращающую короткое замыкание.
Мировой рынок сепараторов контролируют Китай, Япония и Южная Корея. Причем используют они по преимуществу сырье на основе полиолефинов – синтетических полимеров из углеводородов. Однако для их изготовления нужен немалый объем невозобновляемых ресурсов, а утилизация сопровождается вредными выбросами.
Соответственно, стоит задача как снижения углеродного следа, так и сокращения зависимости от импорта.
Как решили эту проблему новосибирские ученые?
"Мы использовали биомассу мискантуса – это многолетнее травянистое растение, которое не требует высококачественных сельскохозяйственных земель, может выращиваться на болотистых почвах", – рассказывает заведующий кафедрой инженерных проблем экологии НГТУ НЭТИ кандидат химических наук Николай Громов.
Целлюлозу из биомассы выделили с помощью каталитического фракционирования – данный метод позволяет уменьшить количество отходов. В свою очередь, сами мембраны отливали из растворенной в ионной жидкости целлюлозы. Причем ту ионную жидкость можно использовать многократно.
Каковы перспективы разработки НГТУ?
Нужно понять, насколько эффективно созданные электроизоляционные материалы будут работать в суперконденсаторах. То есть требуется проверить ключевые характеристики мембран – такие как смачиваемость и сопротивление. Для этого используют лабораторный конденсатор с углеродными электродами и водным электролитом раствора сульфата натрия.
Полученную же целлюлозу можно также применить, например, для производства эфиров целлюлозы. А из тех, скажем, отливать электроизоляционные пленки и делать сепараторы для литий-ионных аккумуляторов или неводных электролитов.
Предполагается, что в следующем году в рамках проекта займутся оптимизацией процессов.
