Опасный инвазивный вид — борщевик — может служить сырьем для батарей

НаукаHi-Tech

Сорняки в электрохимии

Ученые химфака МГУ им. М. В. Ломоносова и Сколтеха разработали метод переработки ныне самого известного в нашей стране сорняка — борщевика Сосновского — в анодный материал для натрий-ионных аккумуляторов.

Владислава Лаврова

Для аккумуляторов борщевик лучше собирать летом

«Ъ-Наука» уже рассказывала (https://www.kommersant.ru/doc/4501958), как борщевик — весьма перспективная с точки зрения советской агробиологической науки времен академика Лысенко, дешевая, высокоурожайная кормовая и силосная культура, богатая протеином, витаминами, микроэлементами, сахарами, обеспечивающими хорошую силосуемость и т. п.,— начинал свою экспансию и на пике своей популярности занимал, по разным оценкам, от 20% до 40% сельскохозяйственных угодий. Но потом как отрезало: в 2012 году борщевик Сосновского был разжалован сначала из кормовой, а потом и из силосной культуры и переведен в класс ядовитых опасных сорняков, с которым надлежало бороться всеми силами. Утилизация миллионов тонн ядовитого сорняка создала свои проблемы, но, как известно, худа без добра не бывает. Ученые химфака МГУ и Сколтеха разработали метод превращения его биомассы в анодный материал для натрий-ионных аккумуляторов (НИА). Работа была выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант №17‑73-30006 — «Перспективные материалы для электрохимических накопителей энергии нового поколения», проект по созданию научно-технологического задела для развития отечественных «пост-литий-ионных» технологий электрохимического хранения энергии).

«Конечно же, для нас это было вызовом — переработать это крайне бесполезное и очень даже вредное растение в анодный материал. Но мы решили попробовать и изумились полученному результату»,— говорит Зоя Владимировна Бобылева, сотрудник химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, один из соавторов разработки.

Ненефтяная игла

В наше время множество приборов — от фонарика до электромобиля — работают на литий-ионных аккумуляторах (ЛИА). Они были изобретены в 1960‑е годы, появились в продаже в 1990‑е годы (их создатели были удостоены Нобелевской премии 2019 года), и с тех пор рынок ЛИА растет как на дрожжах, достиг уже $20 млрд и, похоже, останавливаться не собирается.

Преимущество ЛИА — их сравнительно малая масса: атом лития очень маленький как по размерам, так и по массе, небольшое количество анодного материала может вместить значительное количество атомов лития. Количество энергии, которое устройство может запасти в удельном объеме, называется плотностью энергии, и именно по этому параметру ЛИА превосходят остальные энергоносители. Кроме того, они отличаются циклостабильностью, а также сравнительно простым обслуживанием и сохраняют работоспособность в диапазоне температур от –20°С до +60°С, правда, перезарядить устройство в экстремальных условиях не получится.

Конструкция ЛИА, как и любого другого аккумулятора, включает в себя два электрода: положительно заряженный анод и отрицательно заряженный катод — сепаратор и электролит. Электроды представляют собой двухкомпонентные системы: катод состоит из литийсодержащего соединения, которое помещено на алюминиевую фольгу, а анод — из материала на медной подложке.

В зависимости от нужд потребителя энергоноситель может быть как одноразовым — первичным или же заряжаемым — вторичным. Во вторичных ЛИА вне зависимости от материалов электрода осуществляются процессы аккумулирования носителей заряда в аноде (разрядка) и межфазного перехода ионов лития в раствор (зарядка). Во время разрядки в электрохимической ячейке протекают реакции, суть которых — переход лития, который был интеркалирован в анод, в раствор и высвобождение электрона. На катоде же происходит восстановление ионов лития и включение их обратно в химический состав вещества — электродного материала.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Томограф, рентген и сгоревшие папирусы Томограф, рентген и сгоревшие папирусы

Рукописи из Геркуланума можно было расшифровать высокотехнологическими методами

Наука
7 самых популярных мифов о курении, в которые вы до сих пор верите 7 самых популярных мифов о курении, в которые вы до сих пор верите

Что вы знаете о курении и сигаретах?

TechInsider
Вечные опоры Вечные опоры

Два века назад железнодорожные виадуки связали разобщенные регионы мира

Вокруг света
Что делать, если пробка от вина или шампанского сломалась: рабочие методы открыть бутылку Что делать, если пробка от вина или шампанского сломалась: рабочие методы открыть бутылку

Как добраться до напитка, если пробка в бутылке крошится и ломается

TechInsider
«Кокуйский патриарх» «Кокуйский патриарх»

Подьячий Никита Зотов — самая противоречивая фигура в окружении царевича Петра

Дилетант
Валерий Фокин: Валерий Фокин:

Валерий Фокин делится воспоминаниями о начале своей карьеры

Караван историй
Карл XII: один против всех Карл XII: один против всех

Почему же Швеция проиграла Северную войну?

Дилетант
Как сохранить свои ценности и себя во времена хаоса: 5 шагов Как сохранить свои ценности и себя во времена хаоса: 5 шагов

Как оставаться собой, когда теряются ориентиры?

Psychologies
Бизнес в гараже: как подросток из США заработал более $1 млн на самодельных слаймах Бизнес в гараже: как подросток из США заработал более $1 млн на самодельных слаймах

Как подростку удалось превратить слайм-лабораторию в гараже в прибыльный бизнес

Forbes
Как перестать переживать, что подумают другие: 8 важных советов — прислушайтесь к ним Как перестать переживать, что подумают другие: 8 важных советов — прислушайтесь к ним

Как прислушиваться к дельным советам и игнорировать непрошеную критику?

Psychologies
Приемная комиссия Приемная комиссия

Что приобрел Tiggo за годы учебы

Автопилот
Шесть реально смешных новогодних конкурсов и один — алкогольный (тоже смешной) Шесть реально смешных новогодних конкурсов и один — алкогольный (тоже смешной)

Реально смешные новогодние конкурсы!

Maxim
Двери Двери

Время открывает дверь, а жизнь говорит: «Войдите…»

Новый Очаг
Орфография лунных названий Орфография лунных названий

Что делать, если в названии объектов Вселенной не одно слово, а несколько?

Наука и жизнь
Продолжение истории о семейных скелетах: визит в провинцию Продолжение истории о семейных скелетах: визит в провинцию

Что делать, если семейные секреты мешают отношениям с детьми

СНОБ
На чем ездили легендарные футболисты СССР На чем ездили легендарные футболисты СССР

Вопреки мифам и песням, автомобили советским спортсменам за победы не дарили

Maxim
«Русский святочный рассказ». Монография о культурном феномене «Русский святочный рассказ». Монография о культурном феномене

Отрывок из книги Елены Душечкиной «Русский святочный рассказ»

СНОБ
Джакпот Джакпот

«Москвичи» как гости столицы

Автопилот
Малоизвестные самолеты СССР, не пошедшие в серию: забытое наследие Страны Советов Малоизвестные самолеты СССР, не пошедшие в серию: забытое наследие Страны Советов

К началу 1990-х годов в СССР были разработаны несколько гражданских самолетов

TechInsider
Петр Великий: этих фактов о великом императоре вы точно не найдете в школьных учебниках Петр Великий: этих фактов о великом императоре вы точно не найдете в школьных учебниках

Факты о Петре I, которые не попали в учебники

TechInsider
Анатомия робособаки Анатомия робособаки

Выверенная анатомия Spot — продукт не слепой эволюции, а грамотной инженерии

TechInsider
Прорыв в глубины: почему потерян зонд, увидевший Марс насквозь Прорыв в глубины: почему потерян зонд, увидевший Марс насквозь

За четыре года работы на Марсе «Инсайт» перевернул представления ученых о нем

Forbes
Шаолиньская философия изменений: как двигаться вперед — мнение воина-монаха Шаолиньская философия изменений: как двигаться вперед — мнение воина-монаха

Что на самом деле означает «жить настоящим»? Какие в этом есть преимущества?

Psychologies
3 основные причины расстройств пищевого поведения 3 основные причины расстройств пищевого поведения

Отрывок из книги «Пищевой монстр» — о главных причинах РПП

Psychologies
Спорт и осознанность в старости не дадут результата при одном условии: исследование ученых Спорт и осознанность в старости не дадут результата при одном условии: исследование ученых

Помогут ли спорт и медитация в борьбе с деменцией?

TechInsider
Сладкие эксперименты Сладкие эксперименты

В конфете одинаково важны и вкус, и внешний вид

Bones
Как выбрать лучшее место для тату на теле: топ-советы от опытных тату-художников Как выбрать лучшее место для тату на теле: топ-советы от опытных тату-художников

Уже давно задумываешься об украшении тела татуировкой?

VOICE
«Электронная почта» нашего мозга: что нужно знать о памяти «Электронная почта» нашего мозга: что нужно знать о памяти

Что такое память, как она формируется и как научить ее работать на себя?

Psychologies
Юрий Мамлеев: «Скитания». Отрывок из романа об эмиграции в США Юрий Мамлеев: «Скитания». Отрывок из романа об эмиграции в США

Отрывок из книги Юрия Мамлеева о поисках своего места в новой жизни

СНОБ
Как Ханна Арендт боролась с нацизмом и показала миру «банальность зла» Как Ханна Арендт боролась с нацизмом и показала миру «банальность зла»

Труды Ханны Арендт были признаны классикой политической мысли

Forbes
Открыть в приложении