CC BY
0Новые углеродные материалы для электрохимических систем генерации и
накопления энергии
Н.В.Смирнова, Д.В.Чернышева, В.А.Клушин, Д.А.Токарев
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, 346428, Новочеркасск, Просвещения 132
New carbon materials for electrochemical energy generation and storage
systems
N.V.Smirnova, D.V.Chernysheva, V.A.Klushin, D.A.Tokarev
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), 346428, Novocherkassk, Russia
e-mail: smirnova_nv@mail.ru DOI 10.24412/cl-37211-FC-2024.8
Широкий спектр возможного применения углеродных материалов (УМ) в электрохимических системах генерации и накопления энергии обуславливает необходимость разработки технологии, позволяющей получать материалы с определенной морфологией и составом в зависимости от сферы их практического использования [1]. Уникальной особенностью УМ является возможность их получения из растительного сырья, продуктов и даже отходов его первичной переработки. Особый интерес представляет возможность сохранения молекулярной сложности исходного природного соединения в готовом УМ в процессе термохимической конверсии, а также сохранение или преобразование исходных органических и неорганических компонентов, выступающих, в данном случае, в качестве допирующих агентов. С другой стороны, важным фактором, влияющим на физико-химические свойства углеродных материалов, является присутствие в их структуре гетероатомов неметаллов, таких как N, P, B и S.
В работе рассмотрены перспективы получения УМ из отходов химической переработки растительного сырья в 5-гидроксиметилфурфурол - твердых [2] и жидких [3] гуминов и применения их в суперконденсаторах и топливных элементах. Другим источником углеродсодержащего сырья являются отходы переработки сахарной свеклы [4]. В качестве биошаблона для получения углеродных волокон могут быть использованы грибы (Fomes fomentarius) [5]. Установлены корреляции между составом сырья, условиями получения и структурными и электрохимическими свойствами полученных углеродных материалов в суперконденсаторах.
Литература
[1] Chernysheva D.V., Smirnova N.V, Ananikov V.P., Recent Trends in Supercapacitor Research: Sustainability in Energy and Materials. ChemSusChem, 2024.
[2] Chernysheva, D.V., Chus, Y.A., Klushin, et all. Sustainable Utilization of Biomass Refinery Wastes for Accessing Activated Carbons and Supercapacitor Electrode Materials ChemSusChem, 2018, 11 (20).
[3] Chernysheva, D.V., Sidash, E.A., et all. “Liquid-To-Solid” Conversion of Biomass Wastes Enhanced by Uniform Nitrogen Doping for the Preparation of High Value-Added Carbon Materials for Energy Storage with Superior Characteristics ChemSusChem, 2023, 16(8).
[4] Chernysheva, D.V., Konstantinov, M.S., et all. Tuning Sugar Biomass Waste Conversion for the Preparation of Carbon Materials for Supercapacitors and Catalysts for Oxygen Reduction. Energy Technology, 2023, 11(3).
[5] Chernysheva, D.V., Konstantinov, M., et all. Fomes fomentarius as a Bio-Template for Heteroatom-Doped Carbon Fibers for Symmetrical Supercapacitors. Symmetry 2023, 15.
26
