• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
10 марта
НИУ ВШЭ
6 837

Химики назвали перспективные материалы для суперконденсаторов

4.7

Группа ученых из МИЭМ ВШЭ совместно с коллегами из Института неклассической химии в Лейпциге разработала теоретическую модель полимеризованных ионных жидкостей на границе с заряженным металлическим электродом. Используя подходы физики полимеров и теоретической электрохимии, исследователи впервые показали, чем отличается поведение электрических емкостей полимерных и обыкновенных ионных жидкостей.

Химики назвали перспективные материалы для суперконденсаторов / ©Getty images

Исследование было выполнено в рамках проекта РНФ, а результаты работы опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics. Полимеризованные ионные жидкости (ПИЖ) — относительно новый класс материалов, который находит все больше применений в различных прикладных областях — от разработки новых электролитов до создания солнечных панелей.

В отличие от обычных ионных жидкостей, представляющих собой жидкие органические соли, где катионы и анионы могут свободно перемещаться, в ПИЖ катионы, как правило, сшиты в длинные полимерные цепи, а анионы свободно перемещаются. С недавнего времени ПИЖ наравне с обыкновенными ионными жидкостями применяются при создании суперконденсаторов в качестве начинки.

Суперконденсаторы — это устройства, накапливающие энергию в двойном электрическом слое на поверхности электрода (так, например, работают электроды платины, золота, углерода). Суперконденсатор по сравнению, например, с аккумулятором накапливает больше энергии и делает это быстрее. Характеристика, которая показывает, как много электроэнергии может накопить суперконденсатор, называется «электрическая емкость».

Авторы работы впервые теоретически смоделировали поведение электрической емкости двойного электрического слоя, возникающего в ПИЖ и их растворах на границе с заряженным электродом в суперконденсаторах. Также ученые сравнили электрическую емкость ПИЖ с электрической емкостью в обычных ионных жидкостях. Результатом исследования стало новое аналитическое выражение для электрической емкости при малых напряжениях, которое можно использовать в инженерных расчетах.

Рассмотрев два модельных случая взаимодействий полимеризованных ионов с поверхностью электрода, авторы обнаружили как количественное, так и качественное отличие поведения электрической емкости от поведения обыкновенных ионных жидкостей. Ученые предсказывают огромное увеличение электрической емкости для ПИЖ по сравнению с обыкновенными ионными жидкостями с тем же химическим составом.

Исследование впервые проясняет, как присутствие связанных в цепочки катионов влияет на электрохимические свойства ионной жидкости вблизи заряженного электрода. Как отмечают авторы, несмотря на то что разработанная модель является достаточно грубым описанием ПИЖ на заряженных электродах, уже на данном этапе развития теории полученные результаты могут быть полезны при разработке новых суперконденсаторов, топливных ячеек, аккумуляторов и твердотельных электролитов.

«Мы предполагали, что заряженные полимерные цепочки в полимерной ионной жидкости будут гораздо легче притягивать ионы к заряженному электроду, чем в случае с обычными ионными жидкостями, где ионы не связаны. Это, в свою очередь, должно привести к появлению больших емкостей при тех же напряжениях. Проведя строгий расчет, основанный на сочетании подходов теоретической электрохимии и физики полимеров, мы убедились в правильности нашей гипотезы. Надеемся на ее скорую экспериментальную проверку», — комментирует один из авторов исследования, профессор МИЭМ ВШЭ Юрий Будков

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — одно из крупнейших и самых востребованных высших учебных заведений России, стран СНГ и государств Восточной Европы. В НИУ ВШЭ представлены все уровни образовательной подготовки (от лицея для школьников до аспирантуры и MBA) по широкому спектру направлений в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также творческих специальностей. Научные подразделения ВШЭ — институты, центры, лаборатории, возглавляемые ведущими российскими и зарубежными учеными, ориентированы как на фундаментальные исследования, так и на прикладные разработки по заказам федеральных и региональных органов власти, министерств и ведомств, российских и зарубежных компаний. Высшая школа экономики стабильно занимает высокие места в предметных рейтингах Times Higher Education (THE) и QS, а также является единственным российским университетом в топ-50 рейтингов молодых университетов сразу двух агентств.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 10:00
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

Вчера, 16:09
Сергей Янкин

При помощи численного моделирования электромагнитных, механических и акустических процессов компания Tectonic Audio Labs создала современный динамик со сбалансированным излучателем (технология balanced mode radiator, или BMR). Динамик был использован в гарнитуре виртуальной реальности (VR) для корпорации Valve и теперь считается золотым стандартом для VR-аудио.

Позавчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

20 мая
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

Вчера, 10:00
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

Позавчера, 10:02
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

28 апреля
Мария Азарова

Авторы нового исследования составили таблицу ожидаемой продолжительностью жизни для собак 18 чистокровных пород и метисов. Кроме того, они узнали, кто живет дольше — суки или кобели, кастрированные или нет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: