В МАИ разработали материал, позволяющий вдвое повысить емкость накопителей энергии
Специалисты Московского авиационного института создали инновационный материал для суперконденсаторов — накопителей энергии, которые широко применяются в электротранспорте.
Разработка позволяет вдвое увеличить их энергоемкость и предоставить российскому рынку продукт, способный заменить зарубежные аналоги. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
В основе решения лежит особая методика обработки токопроводящего углеродного волокна — бусофита. Материал обладает сверхпористой структурой: площадь его поверхности в 2,5 раза больше, чем у аналогов, что позволяет эффективно использовать доступное пространство для накопления энергии.
«Технология, которую сегодня применяют в России и за рубежом, уже достигла предела: удельная энергоемкость созданных суперконденсаторов составляет 5–10 Вт·ч/кг, — рассказал автор проекта, студент МАИ Макар Войтухов. — Наша методика позволила увеличить этот показатель до 20 Вт·ч/кг».
С помощью новой электроимпульсной установки в поры материала внедряют наночастицы из серебра, цинка, магния и алюминия размером 15–45 нанометров. Ученые точно контролируют распределение частиц, которые равномерно заполняют поры и поверхность волокна, образуя тонкую и ровную пленку. Благодаря этому суперконденсатор быстрее заряжается, дольше держит заряд и имеет более продолжительный срок службы.
Суперконденсаторы широко используются в электротранспорте — электробусах, трамваях, поездах, автомобилях — для накопления энергии, выделяемой при рекуперативном торможении. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, система управления переводит электродвигатель из режима потребления энергии в режим ее выработки. Колеса продолжают двигаться по инерции и вращают вал двигателя, вырабатывая переменный ток, который преобразуется в постоянный и направляется в суперконденсатор.
Проект реализуется в рамках гранта «Студенческий стартап» от Фонда содействия инновациям. В состав команды разработчиков входят как опытные специалисты университета, так и студенты института «Аэрокосмические наукоемкие технологии и производства» МАИ. Научное руководство осуществляет заведующий кафедрой «Радиоэлектроника, телекоммуникации и нанотехнологии», профессор Владимир Слепцов.
В настоящее время проект находится на стадии лабораторных испытаний. В ближайших планах — оптимизация процесса модификации углеродного волокна с использованием наночастиц, проектирование и сборка установки для отработки технологии в условиях, приближенных к реальному производству, а также изготовление и сертификация первой партии опытных образцов.