Зерттеулер «Материалтану және электрохимиялық инженерия» зертханасында жүргізіліп жатыр. Қазіргі уақытта жобаның жұмысы бағдарламалық қаржыландыру аясында жалғасып келеді. Ғалымдар тобы Қазақстанда қолжетімді шикізаттан, яғни күріш қауызы мен қызылшаның сығындысынан көміртекті материалдар жасайды. Олардың меншікті беткі ауданы 3000 м²/г-ға дейін жетеді. Бұл көрсеткіш неғұрлым жоғары болған сайын материалдың электролитпен әрекеттесу ауданы да соғұрлым үлкен болады және заряд жинақтау мүмкіндігі де арта түседі.

Тағы бір бағыты – электрохимиялық жолмен тотықсызданған графен оксиді және оның негізінде алынған композиттер. Алғашқы тәжірибелер дәстүрлі белсендірілген көмірмен салыстырғанда жаңа материалдардың меншікті сыйымдылығы жоғары екенін көрсетті.

Алынған материалдарды ғалымдар энергия жинақтағыштардың прототиптерінде сынақтан өткізіп жатыр. Атап айтқанда, команда pouch-cell форматындағы гибридті суперконденсаторды зерттеді. Оның оң электроды энергияны йодид/йод тотығу-тотықсыздану реакциясы нәтижесінде, ал теріс электроды қос электрлік қабаттың түзілуі есебінен жинақтайды. Прототип 1 кВт/кг қуат кезінде 51 Вт·сағ/кг меншікті энергия жинақталатынын көрсетіп, 750 мыңнан астам зарядтау және разрядтау цикліне төтеп бере алды.

– Алынған нәтижелер энергия жинақтағыштардың тиімділігін одан әрі арттыруға мүмкіндік береді. Қазір біз үшін сынақтарды кеңейтіп, материалдардың практикалық қолдануға барынша жақын жағдайлардағы жұмысын бағалау өте маңызды, – деді жоба жетекшісі, PhD Жазира Супиева.

Материалдарды синтездеу мен өңдеу үшін зертханада аса жылдам Джоульдік қыздыру жүйесі қолданылады. Ол аздаған миллисекундтар ішінде 500-ден 3600°C-қа дейінгі температураға жетуге мүмкіндік береді. Осы жүйенің көмегімен зерттеушілер графен мен қорытпалар алады, жылдам пиролиз жүргізеді және бақыланып отырған атмосфера жағдайында материалдардың құрылымын түрлендіреді.

Болашақ электродтардың сипаттамалары бірнеше кезеңде тексеріледі. Алғашқы электрохимиялық қасиеттерді бағалау үшін Swagelok-ұяшықтары мен BioLogic потенциостаты, ал беткі ауданын өлшеу үшін Anton Paar сорбтометрі қолданылады. Келесі кезеңде coin- және pouch-ұяшықтарында Neware батарея тестерінің көмегімен сынақтар жүргізіледі. Бұл ретте ғалымдар материалдардың сыйымдылығын, қуатын және ұзақ уақыт жұмыс істеу кезіндегі тұрақтылығын бағалайды.

Зерттеушілер сондай-ақ әзірленген композиттерді тот баспайтын болатқа арналған функционалдық жабындар ретінде де қолдану үшін сынақтан өткізді. Тәжірибелер олардың коррозияға төзімді екенін көрсетті. Бұл аталмыш технологияның қолдану аясын кеңейтуге мүмкіндік береді.

Жобаға Сәтбаев университетінің магистранттары мен докторанттары қатысып жатыр. Ал зерттеулер Аустрия мен Польшадағы шетелдік серіктестермен бірлесіп жүргізіледі. Жобаның келесі кезеңі сынақтардың ауқымын кеңейту және әзірлемелерді практика жүзінде қолдануға дайындау болмақ. Ғалымдар жаңа наноматериалдарды суперконденсаторларда, аккумуляторлық жүйелерде, электр көліктерінде, күн және жел электр станцияларына арналған энергия жинақтағыштарда, сондай-ақ тот баспайтын болаттан жасалған бұйымдарға арналған қорғаныш жабындарда пайдалану жолдарын қарастырады.