Красноярские учёные изготовили электроды для суперконденсаторов из модифицированной сосновой коры. Полученные композиты обладают высокой проводимостью и способны накапливать электрический заряд. Результаты исследования опубликованы в журнале Wood Science and Technology.
Кора хвойных деревьев, обладающая высокой зольностью, из-за сложности её переработки остаётся основным отходом деревообрабатывающей промышленности. В то же время она может быть ценным сырьём при производстве электродных материалов, где её минеральная составляющая способна играть роль природного катализатора в электрохимических процессах.
Учёные из Красноярского научного центра СО РАН разработали углеродсодержащие материалы из модифицированной сосновой коры. Эти материалы обладают хорошими энергетическими характеристиками и могут использоваться в качестве электродов для суперконденсаторов — современных накапливающих энергию устройств.
Отходы сосновой коры исследователи измельчали и смешивали с водными растворами, содержащими хлорид цинка, гидрокарбонат натрия или пероксид углерода, затем подвергали термической обработке. В результате получали пористые углеродсодержащие материалы с различными добавками.
После анализа характеристик полученных материалов, специалисты Красноярского научного центра определили, что наилучшие кандидаты на роль материала для создания электрода — композиты, изготовленные на основе смеси сосновой коры и хлорида цинка: благодаря наличию в структуре наночастиц соединений металлов, а также «неоднородной электронной проводимости», они отличаются высокой пористостью и способностью к накоплению электрического заряда.
«Переработка древесной коры в электродные материалы для хранения энергии является важной вехой в зелёной химии и перспективным направлением создания новых материалов с точки зрения экологии, экономики и энергетики. Обычно энергетические характеристики углеродного материала улучшают при помощи модификации оксидами переходных металлов. Это довольно сложная и дорогостоящая процедура. Мы предложили использовать несложный метод карбонизации и экологически чистые и недорогие реагенты для модификации коры древесины, такие как перекись водорода и гидроксид натрия, а также малотоксичный хлорид цинка. Проведённая нами модификация позволяет не только «мягко» преобразовать структуру сырья и конечного продукта, но и выявить причины влияния модификатора на накопление электрического заряда в материале. Полученные нами материалы можно использовать в качестве экологически чистых электродов. Они имеют огромный потенциал для создания суперконденсаторов, которые способствуют накоплению и переносу электрического заряда в ходе электрохимического процесса», — прокомментировала результаты Светлана Цыганова, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН.