![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Текущая энергетическая потребность современного мира соответствует мощности около 13 ТВт. При этом за счет сжигания нефти, газа и угля сегодня производится примерно 80% мировой энергии, что сопровождается выбросами в атмосферу загрязняющих веществ и парниковых газов, повышением общего уровня температуры на планете. В этих причин структура мировой энергетики в ближайшем будущем должна измениться. Планируется, что ускоренными темпами в ХХI веке будут развиваться альтернативные способы получения энергии, среди которых большая роль отводится солнечной энергетике. Действительно, в год на Землю поступает 3•1024 Дж солнечной энергии, что примерно в 10000 раз выше нынешней глобальной потребности. При этом на 1 м2 земной поверхности в ясный день падает примерно 1 кВт солнечной мощности. Из всех известных способов получения энергии от Солнца (тепловой, химический, электрический) наиболее эффективным и проверенным в условиях длительной эксплуатации считается фотоэлектрический метод преобразования. Широко используемые в настоящее время полупроводниковые кремниевые солнечные фотоэлементы практически исчерпали свои потенциальные возможности, поэтому огромная роль в будущем отводится органическим элементам, в том числе содержащим в своей структуре оксидные материалы на основе TiO2 с высокоразвитой поверхностью и структурированные углеродные материалы. Их отличает гибкость, простота и дешевизна производства, а также возможность в рамкой единой конструкции сочетания с системами хранения энергии, такими как гибридные суперконденсаторы. Задача, решенная в течение 2 года выполнения проекта, состояла в разработке воспроизводимых методов синтеза наноразмерных порошков диоксида титана и наноструктурированных допированных углеродных нанотрубок с целью использования в качестве электродных материалов в устройствах преобразования энергии и накопления энергии, отличающихся увеличеннным КПД, эргономичностью, повышенными эксплуатационными характеристиками. Реализованы также тестовые электрохимические сборки для преобразования солнечной энергии в электрическую с использованием полученных образцов TiO2 с высокой удельной поверхностью и различных красителей, а также суперконденсаторные сборки с использованием наработанных углеродных наноматериалов, в т.ч. гетерозамещенных, с использованием в качестве жидкого электролита высоковольных ионных жидкостей на основе циклических катионов и трифторсульфонилимидных, а также тетрафторборатных анионов. С целью варьрования электропроводности электролита и, соответственно, вязкости, а также окна электрохимической стабильности, изучены растворы указанных ионных жидкостей в ацетонитриле и диметоксиэтане, а также действие добавок солей лития с соответствующими анионами на эффективность сборок. Для характеризации электродных материалов в работе использованы методы порометрии (БЭТ и BJH), рентгеновской дифракции, электронной микроскопии, в т.ч. высокого разрешения, спектроскопии энергетических потерь электронов и рентгенфлуоресцентной спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, рамановской спектроскопии, элементного и термического анализа.