Inventory number IRN Number of state registration
0224РК00452 AP14972938-OT-24 0122РК00769
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Заключительный At a negotiated price Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 0
International publications: 2 Publications Web of science: 0 Publications Scopus: 2
Number of books Appendicies Sources
0 4 14
Total number of pages Patents Illustrations
68 0 32
Amount of funding Code of the program Table
8000000 AP14972938 10
Name of work
Разработка и создание электродов для суперконденсаторов на основе наноструктурированных композитных материалов
Report title
Type of work Source of funding The product offerred for implementation
Applied Материалы
Report authors
Малтай Анар Бұрхатқызы , 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 наноструктурированный композитный материал из отходов растительного сырья

Зерттеу объектісі өсімдік шикізатының қалдықтарынан алынған наноқұрылымды композициялық материал болып табылады.

Цель проекта – разработка метода получения наноструктурированных композитных материалов из отходов растительного сырья для создания электродов и проведение комплексных исследований созданных электродов в зависимости от состава, структуры и свойств композитного материала.

Жобаның мақсаты электродтар жасау үшін өсімдік қалдықтарынан наноқұрылымды композиттік материалдарды алу әдісін әзірлеу және композиттік материалдың құрамына, құрылымы мен қасиеттеріне байланысты жасалған электродтарға кешенді зерттеулер жүргізу.

Морфологию и структуру полученных лигнинов и электроформованных нановолокон характеризуется с помощью оптической микроскопией, ИК-спектроскопией, СЭМ, Раман, ЯМР, ТГА, элементным анализом и РФА.

Алынған лигнин және электроиірінді наноталшықтардың морфологиясы мен құрылымы оптикалық микроскопия, ИҚ спектроскопия, СЭМ, Раман, ЯМР, TГА, элементтік талдау және РФТ көмегімен сипатталады.

Новизной проекта является разработка электродов для суперконденсаторов на основе смешанных древесных отходов и наноструктурированных композитных материалов, также комплексное исследование возможностей повышения их удельной емкости. На основе полученных активированных углей из древесных отходов и углеродных нановолокон из лигнин/ПАН были изготовлены и созданы электроды для суперконденсаторов. Определены оптимальные соотношение компонентов электродного материала для изготовление электродов. Высокую удельную емкость показали электроды суперконденсаторов из активированного угля на основе опилок карагача и сосны – 202 и 161 Ф/г и с плотностью энергии 26,0 и 22,1 Вт·ч/кг; УНВ 30/70 800 ℃ – 134,2 Ф/г при 0,1 А/г; УНВ с Ni – 108 Ф/г при плотности тока 0,1 А/г. Проведенное исследование продемонстрировало возможность использования лигнина, возобновляемого и экономически эффективного ресурса, для производства углеродных волокон с перспективными свойствами для приложений хранения энергии. В ходе проекта была успешно защищена докторская диссертация. В рамках реализации проекта были опубликованы две статьи в базе данных Scopus в журнале Fibers процентиль 81. Данные публикации подчеркнули значимость результатов нашего исследования и их вклад в развитие соответствующей области науки.

Жобаның жаңалығы аралас ағаш қалдықтары мен наноқұрылымды композиттік материалдар негізінде суперконденсаторларға арналған электродтарды жасау, сондай-ақ олардың меншікті сыйымдылығын арттыру мүмкіндіктерін жан-жақты зерттеу болып табылады. Ағаш қалдықтарынан алынған белсендірілген көмірлер және лигнин/ПАН көміртекті наноталшықтары негізінде суперконденсаторларға арналған электродтар әзірленді және жасалды. Электродтарды дайындау үшін электрод материалының компоненттерінің оңтайлы қатынасы анықталды. Жоғары меншікті сыйымдылықты қарағаш және қарағай үгінділері негізіндегі белсендірілген көмірден жасалған суперконденсаторлардың электродтары көрсетті – 202 және 161 Ф/г сәйкесінше энергия тығыздығы 26,0 және 22,1 Вт·сағ/кг; 0,1 А/г кезінде КНТ 30/70 800 ℃ – 134,2 Ф/г; 0,1 А/г кезінде КНТ Ni-мен – 108 Ф/г. Жүргізілген зерттеу жұмыстары энергияны сақтау үшін перспективті қасиеттері бар көміртекті талшықтарды өндіру үшін жаңартылатын және экономикалық жағынан тиімді ресурс лигнинді пайдаланудың мүмкіндіктерін көрсетті. Жоба барысында докторлық диссертация сәтті қорғалды. Жоба аясында Scopus деректер базасында Fibers журналында процентилі 81екі мақала жарияланды. Бұл жарияланымдар біздің зерттеу нәтижелеріміздің маңыздылығын және олардың ғылымның тиісті саласын дамытуға қосқан үлесін атап көрсетеді.

В научно-техническом плане, полученные результаты найдут применение при разработке технологий производства широкого спектра композиционных материалов, систем хранения энергии. В социально-экономическом, экологическом и научно-техническом плане результаты проекта будут способствовать развитию систем хранение энергии в Республике Казахстан.

Ғылыми-техникалық тұрғыдан алғанда, алынған нәтижелер композициялық материалдардың кең спектрін өндіру технологияларын, энергияны сақтау жүйесін әзірлеуде қолданылады. Әлеуметтік-экономикалық, экологиялық және ғылыми-техникалық тұрғыдан алғанда жобаның нәтижелері Қазақстан Республикасында энергия сақтау жүйесін дамытуға ықпал етеді.

В рамках проекта были созданы опытные образцы электродов, которые прошли тестирование на эффективность и долговечность, подтвердив их конкурентоспособность по сравнению с существующими решениями на рынке. Таким образом, результаты исследования могут быть эффективно интегрированы в производственные процессы, что создаст основу для коммерческого применения разработанных электродов.

Жоба аясында тәжірибелік электродтар жасалып, олардың нарықтағы қолданыстағы шешімдермен салыстырғанда бәсекеге қабілеттілігін растайтын тиімділік пен ұзақ мерзімділік сынақтан өтті. Осылайша, зерттеу нәтижелерін өндірістік процестерге тиімді біріктіруге болады, бұл әзірленген электродтарды коммерциялық қолдану үшін негіз жасайды.

В предлагаемом проекте синтезирован лигнин из древесных отходов (опилки карагача, опилки сосны и смешанные опилки) методом органосольв. В отличие от известных методов экстракции лигнина и синтеза непрерывных волокон с наноразмерным диаметром, данный метод является экономичным, простым и технологичным. Разработка метода изготовления эффективного суперконденсатора создаст предпосылки для дальнейшей коммерциализации полученных научных результатов.

Ұсынылып отырған жобада органосольв әдісі арқылы ағаш қалдықтарынан (қарағай үгінділері, қарағаш үгінділері, аралас үгінділері) лигнин синтезделді. Лигнинді экстракциялаудың белгілі әдістерінен және диаметрі наноөлшемді үздіксіз талшықтарды синтездеуден айырмашылығы, бұл әдіс үнемді, қарапайым және технологиялық жағынан жетілдірілген. Тиімді суперконденсаторды өндіру әдісін әзірлеу алынған ғылыми нәтижелерді одан әрі коммерцияландыру үшін алғышарттар жасайды.

Области применения результатов проекта связаны с разработкой методов создания суперконденсаторов, которые могут быть использованы в системах стабилизации и распределения напряжения в условиях пиковых нагрузок на промышленных предприятиях, в устройствах накопления и рекуперации электроэнергии в гибридном транспорте, автономных системах электропитания в бытовой технике.

Жобаның нәтижелерін қолдану бағыттары өнеркәсіптік кәсіпорындардағы ең жоғары жүктеме жағдайында кернеуді тұрақтандыру және тарату жүйелерінде, гибридті көліктерде электр энергиясын жинақтау және қалпына келтіру құрылғыларында қолдануға болатын суперконденсаторларды құру әдістерін әзірлеуге, және тұрмыстық техникадағы автономды электрмен жабдықтау жүйелері.

UDC indices
539:124.539+543:842
International classifier codes
31.01.00; 44.00.00; 61.67.33;
Readiness of the development for implementation
Key words in Russian
древесные отходы; активированный углерод; лигнин; нановолокна; наноструктурированные материалы; электрод; суперконденсатор;
Key words in Kazakh
ағаш қалдықтары; белсендірілген көмір; лигнин; наноталшықтар; наноқұрылымдық материалдар; электрод; суперконденсатор;
Head of the organization Надиров Рашид Казимович Кандидат химических наук / Профессор
Head of work Малтай Анар Бұрхатқызы магистр / PhD
Native executive in charge