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

Нюрнбергские расовые законы Нюрнбергские расовые законы

Антисемитизм лежал в основе нацистской идеологии

Дилетант
Почему черные кошки приносят неудачу: история суеверия Почему черные кошки приносят неудачу: история суеверия

Откуда появилось суеверие “черный кот — к неудачам”

ТехИнсайдер
Что произошло с Сибирью? Что произошло с Сибирью?

Почему осмыслить место Сибири в истории России непросто?

Дилетант
«Моисей своего народа»: пять женщин, которые защищали жертв ксенофобии и расизма «Моисей своего народа»: пять женщин, которые защищали жертв ксенофобии и расизма

Женщины, которые боролись с ксенофобией и расизмом

Forbes
Кино Кино

Пять фильмов, позволяющих иначе взглянуть на предпринимательство

Правила жизни
Вот на что еще способна обычная соль: 10 самых нужных лайфхаков на каждый день Вот на что еще способна обычная соль: 10 самых нужных лайфхаков на каждый день

Вы удивитесь, когда узнаете, на что еще способна обычная соль

ТехИнсайдер
Портрет в портрете Портрет в портрете

Иногда атрибуции сплетаются в исторические цепочки

Дилетант
«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
Как подключить телефон к смарт часам: все шаги и возможные проблемы Как подключить телефон к смарт часам: все шаги и возможные проблемы

Как подключить андроид к умным часам?

CHIP
Почему дети плохо учатся Почему дети плохо учатся

Как родителям помочь своему ребенку полюбить тот или иной предмет

СНОБ
Своя история Своя история

Квинтэссенция творческого потенциала и дизайнерских предпочтений

SALON-Interior
Апокалипсис ноу Апокалипсис ноу

Как Дмитрий Черняков соединил четыре части вагнеровского «Кольца»

Weekend
Эмпатия, честность и уважение: 10 особенностей хороших родителей — мнение психоаналитика Эмпатия, честность и уважение: 10 особенностей хороших родителей — мнение психоаналитика

Какие качества отличают хороших родителей?

Psychologies
Насколько быстро бегает гепард: сможет ли гончая его обогнать? Насколько быстро бегает гепард: сможет ли гончая его обогнать?

Насколько гепарды быстры и что позволяет им развивать такую скорость?

ТехИнсайдер
Если я заменю батарейки Если я заменю батарейки

Разговор с психологом Михаилом Стависским на тему всеобщего упадка сил и смыслов

Men Today
Вместо елки Вместо елки

7 растений к Новому году

Лиза
Сладкие эксперименты Сладкие эксперименты

В конфете одинаково важны и вкус, и внешний вид

Bones
Россия без мяса. Часть 3. Почему Ленин не любил вегетарианцев Россия без мяса. Часть 3. Почему Ленин не любил вегетарианцев

Из-за чего у вегетарианцев возник конфликт с большевиками

СНОБ
Rasa: «Музыка — единственная вещь в жизни, которая приносит нам колоссальное удовольствие» Rasa: «Музыка — единственная вещь в жизни, которая приносит нам колоссальное удовольствие»

Даша и Витя Rasa начали громко и продолжили не менее круто

ЖАРА Magazine
Как измерить душу, травму и стресс: все о доказательной психотерапии Как измерить душу, травму и стресс: все о доказательной психотерапии

Как выбрать психотерапевта и не обмануться в нем?

Psychologies
Как правильно пить таблетки, рассасывать пастилки и принимать сиропы: 3 важных правила Как правильно пить таблетки, рассасывать пастилки и принимать сиропы: 3 важных правила

Правда ли, что антибиотики лучше не запивать молоком?

Psychologies
Как поздний прием пищи влияет на организм и лишний вес: последние исследования Как поздний прием пищи влияет на организм и лишний вес: последние исследования

Ночные перекусы не приводят ни к чему хорошему

ТехИнсайдер
Неисправимая ошибка Эйзенхауэра: как был казнён дезертир Эдди Словик Неисправимая ошибка Эйзенхауэра: как был казнён дезертир Эдди Словик

За что неудачливый солдат из Детройта получил высшую меру наказания?

ТехИнсайдер
Как отличить некомпетентного человека, от человека с «синдромом самозванца» Как отличить некомпетентного человека, от человека с «синдромом самозванца»

Как распознать человека с «синдромом самозванца»

Maxim
Адам Драйвер Адам Драйвер

Адам Драйвер – о своей роли профессора Глэдни в «Белом шуме»

Grazia
Париж стоит мессы? Париж стоит мессы?

На протяжении почти 40 лет во Франции полыхала одна война

Дилетант
Абашова Абашова

Прима-балерина Мария Абашова триумфально вернулась на сцену родного театра

Собака.ru
Вот что спасет женщин от перелома шейки бедра: несколько продуктов и советы ученых Вот что спасет женщин от перелома шейки бедра: несколько продуктов и советы ученых

Белок и чашка кофе: что может снизить риск перелома бедра у женщин

ТехИнсайдер
Нет плохому настроению: 5 способов добавить в жизнь ярких красок Нет плохому настроению: 5 способов добавить в жизнь ярких красок

Как улучшить настроение и получить заряд положительных эмоций — прямо сейчас

Psychologies
Успеть в последний момент Успеть в последний момент

Несколько маршрутов, куда можно отправиться в каникулы с семьей

Лиза
Открыть в приложении