Сегодня во всем мире остро стоит вопрос химических источников тока. Все аккумуляторы для электроники и автомобилей делаются на основе лития. Однако запасы этого материала на планете стремительно истощаются. По подсчетам исследователей, запасов лития хватит всего лишь на 20-30 лет. При этом потребность в литий-ионных аккумуляторах из года в год растет в геометрической прогрессии.
В настоящее время уже ведутся разработки материалов для постлитиевых аккумуляторов, и один из этих материалов – цинк. Его на Земле на порядки больше, чем лития. В отличие от последнего элемента цинк поливалентен, и, следовательно, теоретически обладает большим запасом емкости.
Тяжелее, но меньше
Разработкой цинк-ионных аккумуляторов начали заниматься во всем мире, и особенно интенсивно в последние несколько лет. В Самарской области над созданием цинк-ионных аккумуляторов уже три года трудятся 23-летний студент-магистрант 2-го курса химико-технологического факультета СамГТУ Александр Антонюк и научный коллектив МНИЦТМ под руководством к.ф-м.н, доцента кафедры «ОНХ» СамГТУ Артема Анатольевича Кабанова. На данный момент идет процесс сборки опытных образцов.
Разработка студента будет востребована для стационарного хранения энергии и для производства электромобилей, в том числе и электробусов.
«Сегодня есть множество способов получить энергию, но нет оптимальных систем для ее массового хранения. Представьте себе ТЭЦ или ГЭС в мегаполисе. В часы пик, когда потребность людей в электроэнергии особенно велика, приходится разгонять мощности предприятия. На этот разгон и дальнейшую остановку тоже требуется значительная дополнительная энергия. Это сказывается на стоимости ресурса для потребителей и на износе оборудования. По сути, энергия уходит просто в никуда. А могла бы, накапливаться и в нужный момент снижать нагрузку», - объясняет Александр Антонюк.
Этим «складом» для хранения и могут стать цинк-ионные аккумуляторы.
Время перемен для электромобилей
Главным образом разработка самарского студента предназначена для производства электромобилей, которые сегодня набирают популярность во всем мире. Цинк-ионный аккумулятор будет заметно меньших размеров, чем литий-ионный, но при этом тяжелее. А значит, у производителей электрокаров появится больше возможностей «для маневра».
Например, можно укоротить длину машины или увеличить площадь ее багажника или салона. В общем, все, что производитель пожелает сделать с освободившимся пространством, будет возможно при замене на аккумулятор нового поколения. А вот для производства часов или смартфонов он не подойдет как раз из-за утяжеления.
Вместе с работой над цинк-ионным аккумулятором студентом и его командой решаются параллельные задачи. Например, от одного из челябинских заводов, лаборатория, в которой работает молодой ученый, получила техническое задание на разработку метода очистки сульфата цинка, который на заводе образуется как побочный продукт с большим количеством примесей. Задача коллектива - довести материал до химически чистого, чтобы фактически отход производства стал новым продуктом завода, который сегодня очень востребован на рынке.
Наука ради будущего
Александр Антонюк считает, что сегодня наука в России получила сильный толчок на смену тренда от фундаментальной науки к прикладной. В рамках импортозамещения и не только российская промышленность практически полностью переходит на свои разработки в области станкостроения, химической промышленности, микроэлектроники и многих других сферах.
«Я абсолютно убежден, что наука должна работать на будущее человека на всех уровнях: улучшать его бытовые условия проживания, передвижения, лечения. Молодые ученые эффективно используют современные технологии и средства, которых просто не было у старшего поколения. Поэтому сейчас у нас просто невероятные возможности создавать все, что мы пожелаем», - считает Александр Антонюк.
