Inventory number IRN Number of state registration
0324РК00470 AP19677415-KC-24 0123РК00653
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Краткие сведения Gratis Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 1
International publications: 1 Publications Web of science: 1 Publications Scopus: 1
Patents Amount of funding Code of the program
1 31882505 AP19677415
Name of work
«Получение нанокомпозитов из пищевых отходов и создание электродных материалов на их основе для суперконденсаторов»
Type of work Source of funding Report authors
Applied Нажипқызы Меруерт
0
0
0
0
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) МНВО РК
Full name of the service recipient
Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Институт проблем горения"
Abbreviated name of the service recipient ИПГ
Abstract

Объектом исследования является метод карбонизации пищевых отходов с последующей активацией обладающие большой удельной поверхностью, что в конечном итоге обеспечит создание высокоэффективных суперконденсаторов с большой удельной энергией и мощностью

Зерттеу объектісі – тағам қалдықтарын көміртектендіру әдісі ары қарай активтендіру арқылы үлкен меншікті бетінің ауданына ие, сайып келгенде, жоғары меншікті энергиясы мен қуаты бар жоғары эффективті суперконденсаторларды құруды қамтамасыз етеді.

Цель проекта - изучение перспектив использования пищевых отходов в качестве электродных материалов для создания высокоэффективных суперконденсаторов для различных приложений.

Жобаның мақсаты - әртүрлі қолданбалар үшін жоғары эффективті суперконденсаторларды жасау үшін электродтық материалдар ретінде тағам қалдықтарын пайдаланудың перспективаларын зерттеу.

Методы исследования: карбонизаты, и активированные угли полученные из пищевых отходов, были исследованы на сканирующем электронном микроскопе JEOL (модель JSM-6490LA); элементный анализ проводили методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDАX); на Раман спектроскопии (NTEGRA Spectra Raman, λ = 473 nm); рентгенофазовый анализ образцов был выполнен на Rigaku MiniFlex 600; удельная поверхность карбонизатов была исследована на Порозиметре.

Зерттеу әдістері: тағам қалдықтарынан алынған карбонизаттар мен белсендірілген көмірлер JEOL сканерлеуші электронды микроскопта (JSM-6490LA үлгісі); энергетикалық дисперсиялық рентгендік спектроскопия (EDAX) көмегімен элементтік талдау жүргізілді; Раман спектроскопиясы (NTEGRA Spectra Raman, λ = 473 нм); Үлгілердің рентгендік дифракциялық талдауы Rigaku MiniFlex 600 құрылғысында орындалды; Карбонизаттардың меншікті бетінің ауданы порозиметрдің көмегімен зерттелді.

Установлено, что емкость карбонизатов полученных из огуречной кожуры для образца CPC700 (109,7 Ф/г) превышает емкость карбонизатов полученных из кожуры апельсинов ОPC700 (47,9 Ф/г). Также электроды из кожуры огурцов демонстрируют сравнительно лучшее поведение EDLC по сравнению с образцами электродов из апельсиновой кожуры. Образцы СPА600/800 и ОРА500/700 в качестве электродов продемонстрировали значительные электрохимические характеристики с удельными емкостями 278,8 Ф/г и 259,6 Ф/г при 2 А/г. Созданы электродные материалы из композитов на основе активированных углей с добавлением оксида никеля (II). Композит на основе активированной кожуры апельсина, модифицированный оксидом никеля при 0,1М концентрации (OPA500/700 0,1M NiO), показал высокую удельную емкость равную 296,4 Ф/г при 0,1 А/г (281,5 Ф/г при 2 А/г). Исследованы электрохимические характеристики разработанных электродных материалов в различных электролитах. Композит, изготовленный из активированной кожуры апельсина и модифицированный оксидом никеля

CPC700 (109,7 Ф/г) үлгісі үшін қияр қабығынан алынған карбонаттардың сыйымдылығы OPC700 (47,9 Ф/г) апельсин қабығынан алынған карбонаттардың сыйымдылығынан асып түсетіні анықталды. Сондай-ақ, қияр қабығы электродтары апельсин қабығы электрод үлгілерімен салыстырғанда салыстырмалы түрде жақсырақ EDLC әрекетін көрсетеді. Электродтар ретіндегі CPA600/800 және OPA500/700 үлгілері 2 А/г кезінде 278,8 F/g және 259,6 F/g меншікті сыйымдылықтарымен айтарлықтай электрохимиялық өнімділікті көрсетті. Никель (II) оксиді қосылған активтендірілген көмір негізіндегі композиттерден электродтық материалдар жасалды. 0,1 М концентрациясында (OPA500/700 0,1 М NiO) никель оксидімен модификацияланған белсендірілген апельсин қабығына негізделген композиция 0,1 А/г кезінде 296,4 F/г (2 А/г кезінде 281,5 Ф/г) жоғары меншікті сыйымдылықты көрсетті. Әртүрлі электролиттердегі жасалған электродтық материалдардың электрохимиялық сипаттамалары зерттелді. Белсендірілген апельсин қабығынан жасалған және 0,1 М концентрациясында никель оксидім

Оптимизация пористой структуры и удельной площади поверхности активированных углеродных материалов является ключевым фактором для повышения их электрохимической активности в составе электродов для суперконденсаторов и батарей. Высокая удельная емкость электродов напрямую связана с микропористой структурой, которая обеспечивает эффективное проникновение ионов электролита в материал. Модификация оксидом никеля способствует улучшению проводимости и увеличению удельной емкости, что делает материалы перспективными для применения в накопителях энергии. Экономическая эффективность достигается за счет использования отходов сельского хозяйства (кожуры), что снижает себестоимость производства и делает технологию более устойчивой.

Белсендірілген көмір материалдарының кеуекті құрылымын және меншікті бетінің ауданын оңтайландыру олардың суперконденсаторлар мен батареяларға арналған электродтардағы электрохимиялық белсенділігін жақсартудың негізгі факторы болып табылады. Электродтардың жоғары меншікті сыйымдылығы электролит иондарының материалға тиімді енуін қамтамасыз ететін микрокеуекті құрылымға тікелей байланысты. Никель оксидімен модификация өткізгіштікті жақсартады және меншікті сыйымдылықты арттырады, бұл материалдарды энергия сақтау құрылғыларында пайдалану үшін перспективалы етеді. Экономикалық тиімділікке ауыл шаруашылығы қалдықтарын (пилинг) пайдалану арқылы қол жеткізіледі, бұл өндіріс шығындарын азайтады және технологияны тұрақты етеді.

Использование доступного и экологичного сырья (кожуры огурцов и апельсинов) делает процесс производства экономически выгодным и устойчивым. Модификация оксидом никеля значительно улучшила свойства материалов, что открывает перспективы их применения в суперконденсаторах, электротранспорте и возобновляемой энергетике.

Қолжетімді және экологиялық таза шикізатты (қияр және апельсин қабығы) пайдалану өндіріс процесін экономикалық тиімді және тұрақты етеді. Никель оксидімен модификация материалдардың қасиеттерін айтарлықтай жақсартты, бұл оларды суперконденсаторларда, электрлік көліктерде және жаңартылатын энергияда пайдалану перспективаларын ашады.

Электрохимические исследования показали, что водный электролит на основе КОН обеспечивает высокую удельную емкость, особенно для композита OPA500/700 с оксидом никеля (0,1 М NiO). Это указывает на хорошую совместимость разработанных электродов с водными электролитами, что является важным фактором для дальнейшего применения этих материалов в устройствах накопления энергии. Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют о высокой эффективности созданных материалов. Карбонизаты из огуречной кожуры и композиты с оксидом никеля показали отличные электрохимические характеристики и удельные емкости, что делает их перспективными для использования в качестве электродов для суперконденсаторов и других энергонакопительных устройств.

Электрохимиялық зерттеулер KOH негізіндегі сулы электролиттің, әсіресе OPA500/700 никель оксиді (0,1 М NiO) композиті үшін жоғары меншікті сыйымдылықты қамтамасыз ететінін көрсетті. Бұл әзірленген электродтардың сулы электролиттермен жақсы үйлесімділігін көрсетеді, бұл осы материалдарды энергия сақтау құрылғыларында одан әрі пайдалану үшін маңызды фактор болып табылады. Осылайша, біздің нәтижелер жасалған материалдардың жоғары тиімділігін көрсетеді. Қияр қабығынан жасалған карбонаттар мен никель оксиді композиттері тамаша электрохимиялық өнімділік пен ерекше сыйымдылықтарды көрсетті, бұл оларды суперконденсаторлар мен басқа энергия сақтау құрылғылары үшін электродтар ретінде пайдалану үшін перспективалы етеді.

Полученные результаты будут иметь теоретическую значимость в отраслях, как электрохимия, нанотехнология, материаловедения, которые будут внести значительный вклад в развитии мировой науки.

Алынған нәтижелері әлемдік ғылымның дамуына елеулі үлес қосатын электрохимия, нанотехнология, материалтану сияқты салаларда теориялық мәнге ие болады.

UDC indices
546.26; 544.6.076.32; 544.634-039.6;
International classifier codes
44.00.00; 31.00.00; 61.67.01;
Key words in Russian
суперконденсатор; пищевые отходы; активированный уголь; наноструктурированные материалы; электрод;
Key words in Kazakh
суперконденсатор; тағам қалдықтары; белсендірілген көмір; наноқұрылымды материалдар; электрод;
Head of the organization Надиров Рашид Казимович Кандидат химических наук / Профессор
Head of work Нажипқызы Меруерт Кандидат химических наук / доцент