Электроды для суперконденсаторов — из старых покрышек

Каждый год только в Соединённых Штатах на свалку попадают 300 млн покрышек. С технологией, разработанной совместно Окриджской национальной лабораторией (ORNL) и Дрексельским университетом (штат Пенсильвания), их можно будет использовать при изготовлении суперконденсаторов для автомобилей и коммунальных энергосетей.

Команда учёных, которую возглавляет Паранс Парантаман (Parans Paranthaman), предложила многоэтапный процесс, позволяющий получать из покрышек гибкие пленки полимерного углеродного композита, пригодные для применения в суперконденсаторах в качестве электродов. Устройства с такими электродами показали при тестировании высокую стабильность: их ёмкость снизилась всего на 2% после 10 тыс. циклов перезарядки.

Созданию этой новой технологии, описанной в статье для журнала ChemSusChem, предшествовало открытие в ORNL метода применения отработанных покрышек в батареях. Вместе, оба этих решения позволят несколько очистить свалки, куда к 2035 г. сможет попадать до 1,5 млрд покрышек в год. Пока, купившие лицензии на эти технологии две компании, могут перерабатывать в день до 50 тонн покрышек в углеродный порошок для батарей.

Конечно это ничтожно мало в сравнении с ежедневно выбрасываемыми в мире 8 тыс. тонн изношенной резины, но соавтор статьи, профессор Юрий Гогоцы (Yury Gogotsi) из Дрекселя, считает что положение изменится, когда процесс ORNL примет на вооружение вся индустрия переработки отходов. «Если мы сможем переработать все старые покрышки, то получим 1,5 млн тонн углерода или половину глобального ежегодного производства графита», — заметил он.

Для изготовления листов углеродного композита, исследователи размачивали фрагменты резины покрышек в концентрированной серной кислоте. Затем они промывали резину, помещали её в цилиндрическую печь, в атмосферу проточного азота и постепенно повышали температуру с 400 до 1100 °C.

После нескольких дополнительных этапов, включающих смешивание с гидроксидом калия, спекание, промывку деионизированной водой и высушивание, исследователи смешивали синтезированный материал с электропроводящим полимером, полианилином, получая конечный продукт.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365