Хлопковые отходы становятся базой для выработки углеродных структур и суперконденсаторов

Отходы от переработки хлопка можно больше не отправлять на свалки. Из них планируется получать углеродные материалы для последующего производства суперконденсаторов для вычислительной техники, установки в транспортных средствах, использования на производстве и в быту.

Эксперименты и достаточно успешные в данной сфере проводят в НИТУ МИСИС и НИИ перспективных материалов. Информацией о ходе исследований поделились в Министерства образования и науки РФ. При этом процессы накопления энергии в сравнении с ранее используемыми технологиями существенно сокращаются во времени.

Суперконденсаторы по своим эксплуатационным характеристикам существенно превышают обычные конденсаторы, но их еще нельзя сравнивать с батареями/аккумуляторами. Они предназначены для быстрого накопления энергии и ее последующей передачи потребителю. При этом количество рабочих циклов практически не ограничено.

Изначально при производстве суперконденсаторов использовали активированный уголь. Но процессы получения электродов в этом случае отличаются значительными временными и энергетическими затратами. Сырье помещали в печи резонаторного типа. По своим техническим характеристикам и принципу действия они похожи на микроволновые печи.

В НИТУ МИСИС и НИИ ПМТ решили изменить ситуацию. Исходное сырье больше не нагревают в печах. Его помещают в волновод и обрабатывают в формате бегущей волны. Исследования показали, что образцы материала в таких условиях быстро и равномерно прогревается.

Выбор в пользу отходов хлопкового производства сделан по многим причинам. Например, сырье легко получить в нужных количествах. И содержание углерода в нем находится на значительном уровне. Подобный подход к получению электродов полностью укладывается в концепцию экономики замкнутого цикла. Отходы от деятельности текстильных предприятий становятся сырьем для других организаций. Это позволяет существенно сократить объемы отходов, направляемых на захоронение на мусорные полигоны.

Электроды из отходов одежды выгодно отличаются от аналогов и по своей структуре. В них мелкие поры сочетаются с достаточно длинными и широкими каналами для проникновения ионов электролита. Суперконденсаторы с подобными электродами работают с максимальной эффективностью. Даже десятки тысяч циклов полной зарядки и разрядки позволяют сохранять емкость аккумулятора практически в первоначальном варианте. Потери составляют не более 5%.

Ученые из НИТУ МИСИС и НИИ ПМТ полагают, что их изобретение позволит в дальнейшем получать экономичные источники для накопления и последующего использования энергии в нужных объемах, например, для обеспечения крупных промпредприятий.