The object of research, development or design (in Russian) : Био- и горно-металлургические отходы, углеродные и кремнийсодержащие материалы и композиты на их основе.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Био - және тау-кен металлургиялық қалдықтар, құрамында көміртегі және кремний бар материалдар және олардың негізіндегі композиттер.

Aim of work (in Russian) : Создать пилотную установку для получения диоксида кремния/кремния из био- и горно-металлургических отходов для их использования в качестве электродных материалов в электрохимических системах накопления энергии.

Aim of work (in Kazakh) : Энергия жинақтаудың электрохимиялық жүйелерінде электродты материалдар ретінде пайдалану үшін био- және тау-кен металлургиялық қалдықтардан кремний диоксидін/кремний алу үшін пилоттық қондырғы құру.

Методы исследования (на русском) : В ходе выполнения первого года проекта были применены комплексные методы анализа, включая систематический обзор научной литературы и патентного ландшафта, сравнительное изучение существующих технологий переработки био- и горно-металлургических отходов в углеродные и кремнийсодержащие материалы, а также критический анализ современных аккумуляторных систем по энергетической плотности, стабильности и технологическим ограничениям. Экспериментальная часть включала деминерализацию сырья 3% азотной кислотой, термохимическую обработку и пиролиз при варьируемых параметрах, определение удельной поверхности методом БЭТ, исследование морфологии углеродно-кремниевого материала с использованием электронной микроскопии, анализ элементного состава и соотношения C/Si, а также сравнение полученного композита с существующими аналогами. Дополнительно были изучены стратегии стабилизации кремний-углеродных анодов, механизмы деградации и применимость двумерных материалов (графен, MXene, MoS₂) для повышения проводимости и механической устойчивости перспективных анодных структур.

Методы исследования (на казахском) : Жобаның бірінші жылын орындау барысында кешенді талдау әдістері қолданылды, оның ішінде ғылыми әдебиеттер мен патенттік ландшафтқа жүйелі шолу, био- және тау-кен металлургиялық қалдықтарды көміртекті және кремний құрамдас материалдарға қайта өңдеудің қолданыстағы технологияларын салыстырмалы зерттеу, сондай-ақ заманауи аккумуляторлық жүйелерді энергетикалық тығыздығы, тұрақтылығы және технологиялық шектеулері бойынша сыни талдау қамтылды. Эксперименттік бөлімге шикізатты 3% азот қышқылымен деминерализациялау, өзгермелі параметрлердегі термохимиялық өңдеу және пиролиз, БЭТ (BET) әдісімен меншікті беттік ауданды анықтау, электронды микроскопияны қолдана отырып көміртекті-кремний материалының морфологиясын зерттеу, элементтік құрамды және C/Si арақатынасын талдау, сондай-ақ алынған композитті қолданыстағы аналогтармен салыстыру кірді. Сонымен қатар, кремний-көміртекті анодтарды тұрақтандыру стратегиялары, деградация механизмдері және болашағы бар анодтық құрылымдардың өткізгіштігі мен механикалық тұрақтылығын арттыру үшін екі өлшемді материалдарды (графен, MXene, MoS₂) қолдану мүмкіндігі зерттелді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Проведённые исследования показали, что полученный углеродно-кремниевый материал обладает высокой долей углерода, обеспечивающей электропроводность и структурную стабильность, а также содержанием кремния, повышающим литий-накопительную способность. Умеренное количество кислорода свидетельствует о формировании защитных оксидных слоёв, увеличивающих стабильность при циклировании, при отсутствии значимых примесей. Анализ аккумуляторных технологий подтвердил, что литий-ионные системы остаются наиболее зрелыми и эффективными, тогда как твердотельные, натрий-ионные, литий-серные и литий-воздушные батареи перспективны, но ограничены технологическими барьерами. Установлено, что повышение эффективности связано с применением кремний-углеродных анодов, двумерных материалов и масштабируемых Si/C-композитов с ёмкостью 2000–3000 мА·ч/г. Определены оптимальные параметры термохимической переработки, обеспечивающие пористую структуру и равномерное распределение кремния, что подтверждает пригодность материала для анодов литий-ионных аккумуляторов. План публикаций выполнен: статья в рецензируемом журнале Processes (56-й процентиль, Q3), одна статья в журнале, рекомендованном КОКСВНО (Academic Journal of Physical and Chemical Sciences), и одна — в печати в «Вестнике Университета Шакарима», №4, серия «Технические науки».

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жүргізілген зерттеулер алынған көміртекті-кремний материалының жоғары көміртек мөлшеріне ие екенін көрсетті, бұл электрөткізгіштік пен құрылымдық тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Кремнийдің болуы литий жинақтау қабілетін арттырады, ал оттегінің қалыпты мөлшері циклдеу тұрақтылығын күшейтетін қорғаныш оксидтік қабаттардың түзілгенін білдіреді. Материалда айтарлықтай қоспалар мен ластанулар анықталған жоқ. Аккумуляторлық технологияларды талдау литий-ионды жүйелердің энергетикалық көрсеткіштері, экологиялығы және сенімділігі бойынша ең тиімді екенін растады, ал қатты денелі, натрий-ионды, литий-күкіртті және литий-ауалы жүйелер перспективалы болғанымен, технологиялық шектеулерге ие. Аккумулятор тиімділігін арттыру кремний-көміртекті анодтарды, екі өлшемді материалдарды қолдану және меншікті сыйымдылығы 2000–3000 мА·сағ/г болатын масштабталатын Si/C-композиттерін дамыту арқылы мүмкін екені анықталды. Термохимиялық қайта өңдеудің оңтайлы параметрлері белгіленіп, кеуекті құрылым мен кремнийдің біркелкі таралуы қамтамасыз етілетіні дәлелденді, бұл материалдың литий-ионды аккумулятор анодтарына жарамдылығын көрсетеді. Жарияланымдар жоспары толық орындалды: бір мақала Processes журналында (56-процентиль, Q3), бір мақала ҒЖБССҚК ұсынған Academic Journal of Physical and Chemical Sciences журналында жарияланды, бір мақала «Шәкәрім Университетінің Хабаршысы», №4, «Техникалық ғылымдар» сериясында баспаға дайындалуда.

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

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

Level of implementation (in Russian) : -

Level of implementation (in Kazakh) : -

Efficiency (in Russian) : -

Efficiency (in Kazakh) : -

Field of application (in Russian) : Производство адсорбентов и катализаторов, металлургия и нефтехимия, очистка воды и газов, энергетика (топливные элементы, суперконденсаторы), производство полупроводниковых материалов, кремниевых анодов для аккумуляторов, оптоэлектроника, солнечная энергетика, литий-ионные батареи, суперконденсаторы, альтернативная энергетика, электротранспорт, накопители энергии, производство электроники, индустриальная энергетика, высокомощные источники энергии, металлургия.

Field of application (in Kazakh) : Адсорбенттер мен катализаторларды өндіру, металлургия және мұнай-химия, су мен газдарды тазарту, энергетика (отын элементтері, суперконденсаторлар), жартылай өткізгіш материалдарды өндіру, аккумуляторларға арналған кремний анодтарын өндіру, оптоэлектроника, күн энергетикасы, литий-ионды батареялар, суперконденсаторлар, баламалы энергетика, электрокөлік, энергия жинақтағыштар, электроника өндірісі, индустриалды энергетика, жоғары қуатты энергия көздері, металлургия.