Борщевик, разросшийся на огромных территориях России, теоретически может быть использован в качестве материала для аккумуляторов. Ученые из НИТУ «МИСиС» исследовали возможности волокнистых веществ в стеблях растения. Из них изготовили электроды — элементы устройств, способных накапливать энергию. Опытным путем было доказано, что емкость устройств, работающих «на борщевике», принципиально не отличается от емкости, показываемой более традиционными материалами.
Cуперконденсаторы (СК), как всем известно, представляют собой устройства для накопления энергии. От традиционных аккумуляторных батарей они выгодно отличаются высокой мощностью, длительным сроком хранения и продолжительным сроком службы. Такие свойства отчасти объясняются тем, что в качестве материала электрода выступают активированные углероды с высокоразвитой пористой поверхностью. Эти поры обеспечивают рост площади электродов, от чего напрямую зависит и максимальный объем накопленного заряда.
Сейчас ученые разных стран активно экспериментируют, стараясь получить углеродные материалы для СК из различного растительного сырья, особенно из отходов сельскохозяйственного производства — из оболочек кокосовых, миндальных и грецких орехов, шелухи, остающейся после переработки зерновых культур и т.п.
Исследователи из НИТУ «МИСиС» попробовали использовать в этом качестве стебли пресловутого борщевика — того самого «зловещего сорняка», который, по словам журналистов, вскоре поработит всю планету. Эти стебли состоят из твердой коры и мягкого внутреннего сердечника, похожего на губку, образующую разнообразную пористую структуру. Такая конструкция могла оказаться эффективна для использования углеродного материала в качестве основы электродов для СК.
Чтобы превратить стебли борщевика в подходящий материал, необходимо было найти оптимальную технологию их обработки.
Из сухих стеблей борщевика нарезали бруски длиной около сантиметра. Затем для удаления различных неорганических соединений, которые содержатся в стеблях, обработали их соляной кислотой, промыли и высушили. Для получения углеродного материала измельченные стебли борщевика насытили углекислым газом при температуре 400°С. На следующей стадии полученный материал смешали с гидроксидом калия и провели его активацию, то есть открыли образовавшиеся поры в атмосфере аргона при различных температурах.
Обработка исходного углеродного материала при температуре 900°С привела к образованию поверхности с большим количеством пор размером 2–4 нм.
— Основной параметр работы суперконденсатора — емкость, то есть мера способности накапливать электрический заряд, — пояснил доцент кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин. — Полученная на стеблях борщевика емкость находится на таком же уровне, как и у других тестируемых материалов. Разумеется, при использовании, например, графена, она будет выше. Однако само по себе использование отходов растительного сырья для производства активного углерода — безусловный мировой тренд. С этой стороны эта работа заслуживает интереса.
Конечно же, не стоит относится к этому исследованию слишком серьезно — борщевик был лишь одним из тестируемых материалов, и попал в эту группу исключительно чтобы уточнить потенциал растений с подобной структурой. Как подчеркнул руководитель работ, заведующий кафедрой физической химии НИТУ «МИСиС» профессор Михаил Астахов, до промышленного применения стеблей борщевика для производства электродов дело вряд ли когда-нибудь дойдет, так как игра не будет стоить свеч. Для получения сырья придется ездить по стране, вырубая поля борщевика, и транспортируя добычу на предприятие, ведь создавать посевные площади под сорняк неразумно. К тому же рано или поздно запасы «дикого» борщевика иссякнут, и созданная для его переработки технология станет просто никому не нужна.
Разве что только борщевик действительно нас всех поработит.
Тогда да. Тогда открываются перспективы.
Автор: vad_nes
