The object of research, development or design (in Russian) : Гибридные электроды.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Гибридті электродтар

Aim of work (in Russian) : Разработка и исследование фундаментальных основ функционирования гибридных электродов на основе материала MXene с высокой удельной двойнослойной емкостной составляющей (конденсаторный материал) и добавленным быстрым фарадеевским превращением (интеркаляционный материал для батарей). Такие электроды и будут служить основой для сверхбыстрых промежуточных устройств накопления энергии.

Aim of work (in Kazakh) : MXene материалы негізінде жоғары меншікті қос қабатты сыйымдылық құрауышы (конденсаторлық материал) және қосылған жылдам Фарадей трансформациясы (батареяларға арналған интеркаляциялық материал) бар гибридті электродтардың жұмыс істеуінің іргелі негіздерін әзірлеу және зерттеу болып табылады. Мұндай электродтар энергияны үнемдеудің жылдам аралық құрылғылары үшін негіз болады.

Методы исследования (на русском) : Рентгенофазовый анализ, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия микроскопия, цикловольтамперометрия, гальваностатическое циклирование, рамановская спектроскопия, , рентгенофлюоресцентный анализ,

Методы исследования (на казахском) : Рентгенофазалық талдау, сканерлейтін және өткізгіш электрондық микроскопия микроскопия, цикловольтамперометрия, гальваностатикалық циклдеу, Раман спектроскопиясы,, рентгенофлюоресценттік aталдау.

Obtained results and novelty (in Russian) : 1. Получены образцы Ti3C2Tх, (MXene) с различными поверхностными группами (Tx), обладающие 2D структурой, выбраны электролиты на основе Li и Na солей для их циклирования. 2. Подходящими интеркаляционными материалами, совместимыми с MXene, являются NaTi2(PO4)3 и TiO2. 3. Получен гибрид MXene/TiO2 частичным окислением MXene кислородом воздуха с образованием TiO2 в форме анатаза. 4. По результатам цикловольтамперометрии для образцов NaTi2(PO4)3 определена емкость (80 мАч/г). Показана повышенная электрохимическая активность окисленного MXene по сравнению с исходным материалом из-за образующегося TiO2, который обладает Red/Ox активностью. 5. Окисление Ti3C2Tx кислородом воздуха лимитируется стадией диффузии кислорода в растворе к поверхности Ti3C2Tx. 6. Скоростные характеристики заряда/разряда для гибридного электрода на основе MXene/TiO2 выше значений для чистого MXene, благодаря увеличению межслойного пространства между единичными лепестками MXene «pillaring effect» из-за образовавшегося TiO2. Определено процентное содержание образовавшегося TiO2 при анализе ЦВА кривых в растворах LiCl и NaClO4. При окислении кислородом в течение 6 дней w(TiO2) ≈ 6%. Помимо замены непроводящего свзязующего вещества в материале электрода на высокопроводящий MXene повышается общая емкость электрода за счет емкости, предоставленной материалом MXene. Новизна проекта состоит в том, что на данный момент нет достаточных теоретических исследований по гибридным электродным материалам.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 1. 2D құрылымды, түрлі беттік топтары (Tx) бар Ti3C2Tх үлгілері алынды. Li және Na тұздары негізінде электролиттер таңдалды. 2. MXene-ге арналған қолайлы интеркаляциялық материал ретінде NaTi2(PO4)3 және TiO2 болып танылды. 3. MXene бөлшектерін ауа құрамындағы оттегімен тотықтыру арқылы MXene/TiO2 гибриді алынды. 4. Цикловольтамперометриялық зерттеу нәтижесінде NaTi2(PO4)3 үлгілерінің электрохимиялық сыйымдылығы (80 мАс/г)анықталды. TiO2 түзілуіне байланысты бастапқы Mxene үлгісіне қарағанда Red/Ox белсенділігіне ие, тотыққан Mxene үлгілерінің жоғары электрохимиялық көрсеткіштері анықталды. 5. Ti3C2Tx үлгілерінің ауа құрамындағы оттегімен тотығуы оттегінің ерітінді құрамындағы диффузиясымен шектеледі. 6. Зарядтау/разряд процесінің жылдамдық сипаттамалары, жапырақшалары арасындағы кеңістіктің ұлғаюына және TiO2 түзілуіне байланысты таза MXene мәндерінен қарағанда жоғары. LiCl және NaClO4 ерітінділеріндегі қисықтардың ЦВА талдауы кезінде, пайда болған TiO2-нің пайыздық мөлшері электрохимиялық әдіспен анықталады. 6 күн ішінде оттегімен тотыққан кезде w (TiO2) ≈ 6%. Электрод материалындағы өткізгіш емес байланыстырғышты жоғары өткізгіш Mxene-ге ауыстырумен қатар, Mxene материалы ұсынған сыйымдылыққа байланысты электродтың жалпы сыйымдылығы да артады. Жобаның жаңалығы - қазіргі уақытта гибридті электрод материалдары бойынша жеткілікті теориялық зерттеулердің жоқтығында.

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

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

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Гибридные электроды обладают повышенной емкостью по сравнению с электродами традиционных суперконденсаторов за счет дополнительной Red/Ox реакции.

Efficiency (in Kazakh) : Гибридті электродтар қосымша Red/Ox реакциясы арқылы дәстүрлі суперконденсаторлар электродтарымен салыстырғанда жоғары сыйымдылыққа ие.

Field of application (in Russian) : Химические источники тока.

Field of application (in Kazakh) : Химиялық ток көздері.