ИСТИНА

В настоящее время проводится активный поиск новых альтернативных источников энергии, отличных от традиционного экологически небезопасного сжигания углеводородов. Текущая энергетическая потребность современного мира соответствует мощности около 13 ТВт. При этом особую динамику приобрели проекты, связанные с солнечной энергетикой. Самым эффективным способом получения энергии от Солнца (тепловой, химической, электрической) 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 рамках единой конструкции сочетания с системами хранения энергии, такими как гибридные суперконденсаторы. Задачи, решенные в проекте, заключались в разработке воспроизводимых методов синтеза наноразмерных порошков диоксида титана со значением удельной площади поверхности ~ 400 м2/г из различных металлоорганических прекурсоров, а так же нанесении их на подложки с целью получения монолитных структур контролируемой толщины и пористости; получении и полной характеризации наноструктурированных допированных углеродных нанотрубок, малослойных графитовых фрагментов и темплатных саж для использования в качестве электродных материалов в устройствах преобразования и накопления энергии, отличающихся увеличенным 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 с использованием в качестве жидкого электролита высоковольных ионных жидкостей (со значением электрохимического окна 5-6 В) на основе циклических морфолиновых и пирролидиновых катионах и трифторсульфонилимидных (TFSI) тетрафторборатных анионов, синтезированных впервые. С целью варьирования 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. В качестве методов физико-химического анализа в работе использовались методы порометрии (БЭТ и BJH), РФА, электронной микроскопии, в том числе высокого разрешения, спектроскопии энергетических потерь электронов и рентгенфлуоресцентной спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, рамановской спектроскопии, термический анализ. Впервые осуществлено измерение адсорбционных характеристик углеродных наноматериалов по отношению к реальным жидким средам с использованием сорбтометра DVS Advantage.