Тема: Синтез и исследование композитных материалов для гибридных суперконденсаторов

Новые эффективные устройства для хранения и преобразования энергии могут найти широкое применение в современной промышленности, автомобилестроении, авиационной технике, электронике, средствах связи и бытовых приборах. Преимущества суперконденсаторов, - высокая удельная мощность, хорошая циклируемость без потери характеристик, простота конструкции и относительно низкая стоимость компонентов, ставят их в один ряд с другими устройствами для накопления и преобразования электрической энергии. Увеличение удельной емкости электродных материалов позволит еще больше приблизить характеристики суперконденсаторов к параметрам известных аккумуляторов, при этом стоимость одной фарады и единицы энергии, запасаемой в суперконденсаторах, будет ниже. В рамках исследования планируется провести работу по созданию нанокомпозитных оксидно-углеродных, обладающих высокими значениями удельной энергии и удельной емкости за счет эффекта «псевдоемкости». В качестве углеродной основы будут использоваться материалы, полученные из полимерных предшественников, характеризующиеся высокой чистотой, высокой удельной поверхностью, низкой зольностью, заданной регулярностью строения и возможностью целенаправленного формирования пористой структуры. Значения сравнительных характеристик (удельная энергия, удельная мощность) таких электродных материалов занимают промежуточное положение между литий-ионными аккумуляторами и оксидно электролитическими конденсаторам: уступая в величине удельной энергии и выигрывая в удельной мощности у аккумуляторов. Заполнить пробелы по значениям можно созданием композитных электродных материалов, совмещающих положительные моменты двух типов электрохимических устройств. В этом случае в суперконденсаторе на электродах в рабочем интервале напряжений будет протекать параллельно электрохимическая реакция, что приведет к увеличению емкости суперконденсатора.

Научный руководитель: к.х.н. Матейшина Ю.Г, YuliaM@solid.nsc.ru

Место практики: ИХТТМ СО РАН

Тема: Синтез и исследование твердых электролитов на основе пластических фаз органических солей

Во многих системах фазовые переходы в высокотемпературные фазы приводят к разупорядочению кристаллической решетки. В ряду эффектов разупорядочения, можно выделить ориентационный беспорядок, который характерен для высокотемпературных фаз молекулярных кристаллов органических веществ. Такие состояния называют пластическими, ротационными или ориентационно-разупорядоченными фазами. В структуре этих соединений молекулы или отдельные молекулярные фрагменты могут находиться в нескольких энергетически эквивалентных состояниях, отличающихся ориентацией в кристалле. Если высота энергетического барьера, разделяющего эти состояния невелика, то молекула может легко изменять свою конфигурацию в результате быстрой реориентации, что может оказать существенное влияние на протекание процессов ионного переноса. В данной работе предполагается изучение ионной проводимости органических солей с катионами различной геометрии и размера с целью установления взаимосвязи между параметрами кристаллической структуры, термодинамическими свойствами и ионной проводимостью органических солей.

Научный руководитель: к.х.н. Искакова А.А, anastasiya.shev@gmail.com

Место практики: ИХТТМ СО РАН

Тема: Синтез и исследование твердых электролитов на основе пластических фаз органических солей

Во многих системах фазовые переходы в высокотемпературные фазы приводят к разупорядочению кристаллической решетки. В ряду эффектов разупорядочения, можно выделить ориентационный беспорядок, который характерен для высокотемпературных фаз молекулярных кристаллов органических веществ. Такие состояния называют пластическими, ротационными или ориентационно-разупорядоченными фазами. В структуре этих соединений молекулы или отдельные молекулярные фрагменты могут находиться в нескольких энергетически эквивалентных состояниях, отличающихся ориентацией в кристалле. Если высота энергетического барьера, разделяющего эти состояния невелика, то молекула может легко изменять свою конфигурацию в результате быстрой реориентации, что может оказать существенное влияние на протекание процессов ионного переноса. В данной работе предполагается изучение ионной проводимости органических солей с катионами различной геометрии и размера с целью установления взаимосвязи между параметрами кристаллической структуры, термодинамическими свойствами и ионной проводимостью органических солей.

Научный руководитель: к.х.н. Искакова А.А, anastasiya.shev@gmail.com

Место практики: ИХТТМ СО РАН

Тема: Синтез и исследование новых протонных твердых электролитов для среднетемпературных топливных элементов

Твердые электролиты с высокой протонной проводимостью находят применение в среднетемпературных топливных элементах, работающих в области температур 150-250 оС. В этой области температур платиновые электроды не отравляются примесями СО, что существенно увеличивает срок службы элемента. В группе В.Г. Пономаревой имеется огромный опыт работ в области создания протонных твердых электролитов различного типа на основе твердых кислых солей. Для модификации солей используются методы гомогенного и гетерогенного допирования, полученные системы исследуются методами физико-химического анализа. Исследования электрохимических характеристики ведутся методами импедансной спектроскопии в широкой области температур и влажности. Работы ведутся при поддержке грантов РФФИ.

Научный руководитель: д.х.н. Пономарева Валентина Георгиевна, ponomareva@solid.nsc.ru

Место практики: ИХТТМ СО РАН (городской филиал Мичурина 15)