English

Молодые ученые: разработка аккумуляторов нового поколения


Информационное агентство «Евразийское женское сообщество»    19 Июня 2018
Молодые ученые: разработка аккумуляторов нового поколения

Кто бы мог подумать еще пару десятков лет назад, что сегодня человек сможет свободно перемещаться по миру с телефоном в руках или даже переносным компьютером в рюкзаке. Со временем проводов становится все меньше, а возможностей использовать технику без привязанности к розетке – больше. Ученые прикладывают все усилия, чтобы сделать нашу жизнь еще комфортнее и лучше. Интересно, что среди них постепенно появляется все больше женщин. Информационное агентство «Евразийское женское сообщество» продолжает знакомить читателей с молодыми девушками-учеными, которые вдохновляют своей тягой к знаниям и достижениями в науке.

Дарья Бурова заканчивает Московский физико-технический институт и параллельно учится в магистратуре Сколковского института науки и технологий. Несмотря на свой юный возраст, девушка уже проводит серьезные исследования. Она занимается созданием новых электродных материалов для электрохимических источников тока, т.е. для перезаряжаемых аккумуляторов, которые мы используем в мобильных телефонах, ноутбуках и других портативных устройствах.

11а.jpg

В современном мире наблюдается стремительный рост спроста на перезаряжаемые аккумуляторы. Это связано с развитием технологий, появлением новых гаджетов и электротранспорта. Дарья привела в пример компанию Tesla, которая на данный момент производит 25 тысяч электроавтомобилей в год. Организация уже заключила контракт с фирмой Panasonic, по условиям которого для них будет выпущено 2 млрд батарей на 4 года. Уже скоро на дорогах будет значительно больше электромобилей. Это говорит о том, что жизнь в современном мире без перезаряжаемых источников энергии уже практически невозможна.

Наша собеседница объяснила, что сегодня большинство перезаряжаемых приборов работают на литий-ионных аккумуляторах. Это наименее вредный вид батареи, в отличие, например, от кадмиевых: их сложно утилизировать из-за ядовитости металла. Литий – вещество, которое легко добывать, к тому же аккумуляторы из него могут работать в широком диапазоне температур. Однако сегодня цена на карбонат лития, основное сырье для получения вещества, возросла более чем в два раза. Добыча этого металла становится более сложной, так как его запасы постепенно истощаются, а значительная их часть сконцентрирована на территории одной страны – Южной Америки.

22а.jpg

В связи с этим возник вопрос, чем можно заменить литий. По мнению Дарьи, самый очевидный ответ, который приходит в голову, если посмотреть на таблицу Менделеева, – это натрий, который расположен под литием. Это вещество, которое в больших объемах распространено по всему миру, оно есть в каждой стране. Его можно добывать даже из морской воды. Это делает вещество значительно более дешевым, чем литий.

Сегодня Дарья занимается разработкой натрий-ионных аккумуляторов. Молодой ученый объяснила, что натрий по химическим свойствам несколько уступает литию. Однако этот недостаток можно устранить. Для этого необходимо найти соединения, которые могут показать электрохимические характеристики натрия, близко сравнимые с характеристиками лития. Одним из таких соединений является слоистая структура типа NASICON – суперпроводник по ионам натрия, позволяющий им циркулировать с большой скоростью. Именно его изучением и занимается Дарья. Наша собеседница привела в пример ситуацию, когда мы используем в повседневной жизни обычное зарядное устройство. При зарядке ионы щелочного металла (натрия или лития) переходят из катода в анод, при разрядке – перемещаются обратно. Выбранный Дарьей тип соединения обладает очень высокой подвижностью натрия, что позволяет максимально раскрыть его электрохимические характеристики.

Таким образом, натрий-ионные аккумуляторы не сильно уступают по качеству литий-ионным, но являются не только более дешевыми, но и простыми в производстве. Дарья рассказала, что сегодня существует инновационный способ разработки соединения, выступающего катодным материалом для батарей. Так, раньше большой популярностью пользовался высокотемпературный отжиг. Процесс заключается в смешивании соли и помещении ее в печь на 10–12 часов при температуре 800–1000 градусов. Это требует много энергии, времени и вредит экологии. Сейчас популярность набирает такая разработка, как микроволновой гидротермальный синтез: сухие соли растворяются в воде и помещаются на 10–15 минут в реактор при температуре 100–180 градусов. Синтезируется то же количество вещества, но происходит это быстрее, менее энергозатратно и безвредно для экологии.

22.jpg

Дарья по-настоящему любит свое дело. Она искренне увлечена наукой и с большим интересом рассказывает понятным языком о самых сложных вещах. Девушка поделилась, что в школе ей очень нравилась химия. Однако изначально, определяя свой жизненный путь, она выбрала несколько другое направление и поступила в институт на факультет биологической физики, где долгое время занималась клиническими исследованиями. Когда Дарья поняла, что это не то, чем она мечтает заниматься, она без всяких сомнений решила получать образование в интересном ей направлении, несмотря на то что в обществе его принято считать «мужским».

Дарья поделилась, что ее работа сложна, но при этом очень интересна. Особенно девушку завораживает красота происходящих химических процессов в ходе исследований или разработок. Кроме того, Дарье нравится, что, в отличие от многих других научных сфер деятельности, в ее направлении практический результат труда ученых можно увидеть уже в ближайшем будущем. Например, прототип аккумулятора можно запатентовать и запустить в производство всего за полтора года.

Дарья уверена, что самое главное в жизни – выбрать правильный путь и заниматься тем, что по-настоящему увлекает. Если при этом не только рассуждать умом, но и слушать сердце, то в выбранном деле можно добиться больших успехов. 

Виктория Ежова, информационное агентство «Евразийское женское сообщество»


ВСЕ НОВОСТИ ЭТОЙ РУБРИКИ


АРХИВ НОВОСТЕЙ


Материалы по теме: