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) : Выбраны два основных интеркаляционных материала (Red/Ox), совместимых с 2D материалом MXene и изготовлены гибридные электроды с различным процентным содержанием Red/Ox компонента. Метод ренгенофлорисцентного анализа показал наличие на поверхности гибридного электрода MXene/TiO2 связей Ti-Fx, Ti—C—O; а также соединения Ti2O3 и TiO2. Это говорит о сложном химическом составе окисленной поверхности. Результаты СЭМ и РФА показывают наличие карбида титана (TiC) в окисленном образце помимо ярко выраженной TiO2 фазы и исходной фазы MXene. Рамановская спектроскопия показывает наличие образовавшегося TiO2 в межслоистом пространстве MXene – наличие четкого пика – 150 см-1. При низких скоростях циклирования наблюдается быстрый перенос заряда и в интеркаляционном материале (TiO2),и в материале конденсатора (MXene). Высокая скорость циклирования обеспечивает быстрый перенос заряда только в материале конденсатора. Гибридный электрод обладает быстрой скоростью заряда/разряда с малой потерей емкости при увеличении плотностей тока. При длительном циклировании комбинированного электрода на основе MXene/NaTi2(PO4)3 емкость от первого до 600 цикла падает незначительно (10% от изначальной емкости). Новизна проекта состоит в том, что на данный момент нет достаточных теоретических исследований по гибридным электродным материалам.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 2D MXene материалымен үйлесімді екі негізгі интеркаляция материалы (Red/Ox) таңдалды және гибридті электродтар Red/Ox компонентінің әртүрлі пайыздық мөлшермен дайындалды. Рентгендік флуоресценциялық талдау MXene/TiO2 гибридті электродының бетінде Ti-Fx, Ti–C–O байланыстарының; сондай-ақ Ti2O3 және TiO2 қосылыстары бар екендігін көрсетті. Бұл тотыққан беттің күрделі химиялық құрамын көрсетеді. СЭМ және РФТ нәтижелері айқын TiO2 фазасында және бастапқы MXene фазасында қосымша тотыққан үлгіде титан карбидінің (TiC) бар екендігін көрсетеді. Раман спектроскопиясы MXene қабат аралық кеңістігінде түзілген TiO2 және айқын шыңның бар екендігін – 150 см-1 көрсетеді. Төмен циклдік жылдамдықтарда зарядтың жылдам тасымалдануы интеркалация материалында да (TiO2), конденсатор материалында да (MXene) байқалады. Жоғары цикл жылдамдығы тек конденсатор материалында зарядтың жылдам тасымалдануын қамтамасыз етеді. Гибридті электрод жылдам заряд/разряд жылдамдығына ие және ток тығыздығы артқан сайын сыйымдылық жоғалады. MXene/NaTi2(PO4)3 негізіндегі аралас электродтың ұзақ мерзімді циклі кезінде 1-ден 600-циклге дейінгі сыйымдылық шамалы (бастапқы сыйымдылықтың 10%) төмендейді. Жобаның жаңалығы қазіргі уақытта гибридті электрод материалдары бойынша жеткілікті теориялық зерттеулердің жоқтығында.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Возможно создание гибридного электрода с высокой стабильностью при длительном циклировании.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Ұзақ мерзімді циклдеу кезінде тұрақтылығы жоғары гибридті электродты жасауға болады.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

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

Efficiency (in Kazakh) : Тиімділігі: 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.