Биоуголь из морских растений оценили как перспективный материал для катодов

Исследователи из Сахалинского государственного университета, Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН и Дальневосточного федерального университета использовали биоуголь из морских растений для создания отрицательных электродов литий-ионных аккумуляторов.

Из красных водорослей Ahnfeltia и морских трав Zostera и Ruppia, которые растут в лагунах Охотского моря на острове Сахалин, получили биоугли. Их получили с помощью поэтапного пиролиза при 500 и 700 °C.

Характеристики биоуглей зависят от типа биологического сырья и температуры пиролиза: элементный состав, удельная поверхность и распределение частиц по размеру.

Углерод в биоугле из Ahnfeltia tobuchiensis достигает 79,9% при пиролизе при 700°C. Это самый высокий показатель среди исследованных образцов. Азота в этом биоугле — около 5,5–5,8%. Это максимальное значение по сравнению с другими водорослями и морскими травами.

Такой состав обусловлен химическими свойствами водоросли Ahnfeltia tobuchiensis. Она относится к красным водорослям и содержит много углеродных и азотсодержащих соединений. Микроструктура биоугля из этой водоросли характеризуется развитой пористостью и большим количеством микропор. Благодаря этому удельная поверхность материала становится высокой.

Биоуголь из Ahnfeltia tobuchiensis содержит много углерода и азота, а также имеет пористую структуру. Благодаря этим свойствам он может использоваться как отрицательный электрод в литий-ионных аккумуляторах.

В ходе исследования выяснилось, что биоуголь, полученный из водоросли Ahnfeltia tobuchiensis при температуре 700 °C, обладает наилучшими характеристиками для этой цели. Его обратимая ёмкость составила 391 мАч/г после первых циклов зарядки-разрядки, а после 25 циклов она оставалась на уровне около 300 мАч/г.

Учёные обнаружили, что биоугли из морских растений могут улучшить характеристики литий-ионных аккумуляторов.

Это экологически чистые и возобновляемые материалы для электродов. Они помогут создать более устойчивые источники энергии, считает заведующий лабораторией электрохимических источников для возобновляемой энергетики СахГУ Олег Шичалин.

Исследование показало, что из биоуглей, полученных из морских растений, можно сделать эффективные электроды для литий-ионных аккумуляторов. Если оптимизировать условия пиролиза, то получатся электроды с улучшенными характеристиками. Это поможет создать экологичные и устойчивые системы хранения энергии.

18.07.2024