Энергетику переводят на растения: новый материал может заменить импортные компоненты
В энергетике все чаще ищут решения, которые одновременно снижают экологическую нагрузку и технологическую зависимость от импорта. Российские ученые предложили вариант, способный закрыть сразу несколько проблем отрасли. Речь идет о новом классе электроизоляционных материалов растительного происхождения, развивающих направление экологичных подходов к созданию компонентов для хранения и передачи энергии, сопоставимых по значимости с идеями биоразлагаемых батарей. Об этом сообщает ТАСС Наука.
Альтернатива синтетическим материалам
Специалисты Новосибирского государственного технического университета разработали электроизоляционные материалы на основе мискантуса — многолетнего травянистого растения. Полученные мембраны предназначены для использования в устройствах, предотвращающих короткие замыкания, и в перспективе могут применяться в системах хранения энергии.
Одной из ключевых задач современной энергетики остается развитие суперконденсаторов. Их важнейший элемент — сепаратор, который разделяет электроды и обеспечивает безопасность работы устройства. Сегодня такие детали в основном изготавливаются из синтетических полиолефинов и производятся преимущественно в странах Азии. Это связано с высоким потреблением невозобновляемых ресурсов и дополнительными выбросами при производстве и логистике.
Почему выбрали мискантус
В качестве альтернативы ученые рассматривают целлюлозу, полученную из возобновляемого сырья. Мискантус оказался подходящим кандидатом: растение не требует плодородных сельскохозяйственных земель и может выращиваться на болотистых почвах, не конкурируя с продовольственными культурами.
Разработчик проекта Николай Громов подчеркнул, что для извлечения целлюлозы использовалась технология каталитического фракционирования.
«Мы использовали биомассу мискантуса — это многолетнее травянистое растение, которое не требует высококачественных сельскохозяйственных земель, может выращиваться на болотистых почвах. Для выделения целлюлозы применили технологию каталитического фракционирования, этот метод имеет экологические преимущества — позволяет снизить количество отходов в результате переработки», — пояснил разработчик Николай Громов.
«Зеленые» технологии производства
При создании электроизоляционных мембран ученые применили еще один экологичный подход — литье из целлюлозы, растворенной в ионной жидкости. Такой метод позволяет отказаться от агрессивных химических растворителей.
«Ионные жидкости называют “зелеными растворителями” из-за возможности многократного использования», — отметил Николай Громов.
Подобные решения особенно актуальны на фоне данных о том, что даже переход на новые виды топлива и материалов может неожиданно влиять на климатические процессы, как это показали исследования о влиянии судового топлива на атмосферу.
Проверка свойств и дальнейшие возможности
Эффективность разработанных мембран планируется проверять на конденсаторах с углеродными электродами и водным электролитом на основе раствора сульфата натрия. В ходе испытаний будут оцениваться ключевые параметры, включая смачиваемость, электрическое сопротивление и ресурсные характеристики.
Кроме того, полученную целлюлозу можно дополнительно модифицировать. На ее основе возможно создание эфиров целлюлозы, из которых изготавливают электроизоляционные пленки. Такие материалы потенциально подходят не только для суперконденсаторов, но и для сепараторов литий-ионных аккумуляторов и систем с неводными электролитами.
Разработка НГТУ демонстрирует, что возобновляемое сырье может стать полноценной технологической альтернативой синтетическим материалам, снижая экологические риски и укрепляя технологическую независимость.
