The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования является графеноподобный пористый углерод, полученный из биомассы, модифицированный наночастицами металл-содержащими соединениями, который служит композитной проводящей матрицей для формирования серных катодов.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны күкірт катодтарын қалыптастыру үшін композиттік өткізгіш матрица ретінде қызмет ететін металл-қосылыстардың нанобөлшектерімен модификацияланған биомассадан алынған графен тәрізді кеуекті көміртек болып табылады.

Aim of work (in Russian) : Цель работы разработать катодные материалы на основе модифицированного графеноподобного пористого углерода и серы и изучить их физико-химические и электрохимические характеристики.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың мақсаты модификацияланған графен тәрізді кеуекті көміртегі мен күкірт негізінде катодты материалдарды әзірлеу және олардың физика-химиялық және электрохимиялық сипаттамаларын зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Морфология и микроструктура разработанных материалов исследовалась методами сканирующей и просвечивающей электронных микроскопий, соответственно, элементный состав определялся методом СЭМ-EDS. Методом РФА исследовались фазовые и химические составы образцов. Методом термогравиметрического анализа было определено содержание серы иммобилизированной в разработанный углеродный композит. Пористость и удельная площадь поверхности исследовалась методом БЭТ из изотерм сорбции-десорбции азота. Механизм прохождения электрохимической реакции исследовался методом циклической вольтамперометрии. Электрохимические заряд-разрядные характеристики исследовались на тестерах для аккумуляторов.

Методы исследования (на казахском) : Әзірленген материалдардың морфологиясы мен микроқұрылымы сканерлеу және трансмиссиялық электронды микроскопия әдістерімен зерттелді, сәйкесінше элементтік құрамы СЭМ-ЭДС әдісімен анықталды. Ресей Федерациясының әдісімен үлгілердің фазалық және химиялық құрамы зерттелді. Термогравиметриялық талдау әдісімен дамыған көміртекті композицияға иммобилизацияланған күкірттің мөлшері анықталды. Кеуектілігі мен бетінің нақты ауданы сорбция изотермаларынан-азоттың десорбциясынан БЭТ әдісімен зерттелді. Электрохимиялық реакцияның өту механизмі циклдік вольтамметрия әдісімен зерттелді. Электрохимиялық заряд-разряд өнімділігі батарея сынағыштарында зерттелді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Был получен графеноподобный пористый углерод из отходов рисовой шелухи путем ее карбонизации и термо-химической активации. Полученный углерод был модифицирован наночастицами нитрида титана с последующим формированием серных катодов путем иммобилизации серы методом диффузии из расплава. Были исследованы физико-химические и электрохимические характеристики разработанных катодов. Новизна исследования заключается в формировании композитной матрицы для серных катодов на основе графеноподобного пористого углерода, модифицированного наночастицами нитрида титана. Данный композит способен физически и химически схватывать полисульфиды лития, а также служит в качестве катализатора для улучшения кинетики прохождения электрохимической реакции.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Күріш қабығының қалдықтарынан графен тәрізді кеуекті көміртек оны карбонизациялау және термо-химиялық белсендіру арқылы алынды. Алынған көміртек титан нитридінің нанобөлшектерімен өзгертілді, содан кейін күкіртті балқымадан диффузия әдісімен иммобилизациялау арқылы күкірт катодтарының түзілуі. Дамыған катодтардың физика-химиялық және электрохимиялық сипаттамалары зерттелді. Зерттеудің жаңалығы титан нитридінің нанобөлшектерімен өзгертілген графен тәрізді кеуекті көміртегі негізінде күкірт катодтары үшін композиттік матрицаны қалыптастыру болып табылады. Бұл композит литий полисульфидтерін физикалық және химиялық жолмен орнатуға қабілетті, сонымен қатар электрохимиялық реакцияның кинетикасын жақсарту үшін катализатор ретінде қызмет етеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Не предусмотрено

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Қарастырылмаған

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Разработки в области литий-серных батарей являются актуальным научно-исследовательским направлением мирового научного сообщества. Реализация данного проекта в РК позволит значительно повысить уровень и качество проводимых исследований, получить новые знания, а также развить такие области науки как электрохимия, материаловедение и нанотехнологии. Социальный эффект от реализации проекта обусловлен разработкой батарей нового поколения с более высокой емкостью, плотностью тока и сроком действия. Более того, литий-серные батареи безопасны с экологической и практической точек зрения. Экономический эффект от реализации проекта обусловлен заменой дорогостоящих тяжелых металлов на дешевую и доступную серу, что значительно влияет как на стоимость самой батареи, так и на продукт, где она будет применяться. Более того, нефтегазовая промышленность Казахстана производит большое количество серы (более 1,5 миллиона тонн), которая хранится в больших блоках на открытых площадках. Эти серные отходы могут быть использованы для недорогого производства литий-серных батарей.

Efficiency (in Kazakh) : Литий-күкірт батареялары саласындағы әзірлемелер әлемдік ғылыми қоғамдастықтың өзекті ғылыми-зерттеу бағыты болып табылады. ҚР-да бұл жобаны іске асыру жүргізілетін зерттеулердің деңгейі мен сапасын едәуір арттыруға, жаңа білім алуға, сондай-ақ электрохимия, материалтану және нанотехнология сияқты ғылым салаларын дамытуға мүмкіндік береді. Жобаны іске асырудың әлеуметтік әсері сыйымдылығы, ток тығыздығы және жарамдылық мерзімі жоғары жаңа буын батареяларының дамуына байланысты. Сонымен қатар, литий күкірт батареялары экологиялық және практикалық тұрғыдан қауіпсіз. Жобаны іске асырудың экономикалық әсері қымбат ауыр металдарды арзан және қол жетімді күкіртпен алмастыруға байланысты, бұл батареяның өзіндік құнына да, ол қолданылатын өнімге де айтарлықтай әсер етеді. Сонымен қатар, Қазақстанның мұнай-газ өнеркәсібі ашық алаңдарда үлкен блоктарда сақталатын күкірттің көп мөлшерін (1,5 миллион тоннадан астам) өндіреді. Бұл күкірт қалдықтарын арзан литий-күкірт батареяларын өндіру үшін пайдалануға болады.

Field of application (in Russian) : Литий-серные батареи характеризуются высокой емкостью, достигая 3-5 раз более высокой емкости по сравнению с литий-ионными батареями. Они способны сохранять до 350 Вт-ч энергии на 1 кг массы, при этом они являются безопасными как для человека, так и для окружающей среды. Кроме того, их стоимость на 30% ниже стандартных аккумуляторов. Развитие новых поколений батарей имеет стратегическое значение для экономического и индустриального развития страны во многих сферах, начиная от создания малых устройств и гаджетов и заканчивая крупными системами, такими как ветряные и солнечные электростанции, автомобили и другие области применения.

Field of application (in Kazakh) : Литий-күкірт батареялары жоғары сыйымдылықпен сипатталады, литий-ионды батареялармен салыстырғанда сыйымдылығы 3-5 есе жоғары болып келеді. Олар 1 кг массаға 350 Ватт-сағатқа дейін энергияны сақтай алады, ал олар адамдар үшін де, қоршаған орта үшін де қауіпсіз болып саналады. Сонымен қатар, олардың құны стандартты батареялардан 30% төмен. Батареялардың жаңа буындарының дамуы елдің экономикалық және индустриялық дамуы үшін көптеген салаларда стратегиялық маңызы бар, олар шағын құрылғылар мен гаджеттерді құрудан бастап жел және күн электр станциялары, автомобильдер және басқа да қосымшалар сияқты ірі жүйелерге дейін қамтамасыз етеді.