Новая энергетика и новые материалы для энергетики

альтернативные источники энергии и современные устройства хранения и накопления энергии

Суперконденсаторы, материалы для суперконденсаторов, солнечные батареи, электрохимические конденсаторы, ветрогенераторы, альтернативные источники энергии в Украине

В настоящее время все чаще возникает вопрос замены традиционных источников энергии ввиду их неэффективности в разных отраслях, путем  замены на новые перспективные альтернативные возобновляемые источники энергии. Учеными активно ведутся исследования по разработке новых компактных эффективных устройств хранения энергии, в том числе разработка, исследование новых материалов для литий-ионных батарей и суперконденсаторов, а также технологий их производства.

Центр Материаловедения активно принимает участие в разработке, исследовании свойств и производстве современных материалов для нового поколения устройств хранения и накопления электрической энергии - электрохимических конденсаторов, суперконденсаторов, а также для литий-ионных батарей. Кроме этого MRC занимается проектированием, расчетами и инженерным дизайном новых устройств хранения энергии.

Мы имем успешный опыт участия в научно-исследовательских R&D проектах в области новой энергетики: по разработке технологий производства уникальных углеродных наноматериалов для электродов (активного материала) суперконденсаторов, разработке дизайна энергетических силовых устройств (ячеек потоковых суперконденсаторов совместно с Университетом Дрекселя,США); R&D проект по переработке использованных батарей для электроприводного транспорта; международный исследовательско-технологический проект по разработке новых материалов для аккумуляторных батарей электроприводного транспорта (проекты организованы Департаментом Энергетики США, Арагонской лабораторией и Брукхейвенской лабораторией совместно с УНТЦ).

Также Центр Материаловедения занимается внедрением прогрессивных технологий и оборудования по превращению и использованию энергии ветра для локальных энергосистем, а также разрабатывает оборудование в области электрической солнечной энергетики. Центр материаловедения разрабатывает, проектирует, изготавливает, поставляет и устанавливает ветрогенераторы разных мощностей по индивидуальным заказам для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии небольших и больших объектов, таких как – особняки, коттеджи, загородные дома, отели, дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, производственные цеха или там, где отсутствует подача электроэнергии. Одного ветрогенератора вполне достаточно для автономного функционирования придорожного магазина, небольшого отеля, ресторана, кафе.

Солнечные установки - это системы энергосбережения. Солнечная энергетика является серьезной альтернативой традиционной энергетике уже в настоящее время. Солнечные батареи и ветрогенераторы помогают быть менее зависимыми от традиционных поставщиков электроэнергии. А изделия, использующие солнечные батареи, стали надежными помощниками в повседневной жизни. Солнечные батареи и ветрогенераторы долговечны, и не наносят вред окружающей среде.



Электрохимические потоковые суперконденсаторы - Новая концепция быстрого накопления и восстановления энергии

новые потоковые конденсаторы, инженерный дизайн - Центр МатериаловеденияАргументы и доказательства преимуществ исследовательской концепции потоковых суперконденсаторов представлены в журнале Advanced Energy Materials. Oпубликованные в статье исходные данные производительности потоковых ячеек довольно перспективны, что дает возможность обсуждать дальнейшие шаги развития этой технологии.

Центр Материаловедения, Materials Research Centre (Украина), принимал участие в разработке инжинирингового дизайна потоковой ячейки суперконденсатора (Electrochemical Flow Cells, на рисунке слева) и изготовлении экспериментального опытного образца для новой технологии.

Рабочее совещание в Университете Дрекселя, США, по электрохимическим потоковым конденсаторам

Потоковые электрохимические конденсаторы - новое поколение устройств хранения и возобновления энергии

 

Где заканчиваются аккумуляторные батареи и начинаются суперконденсаторы?

Сравнение аккумуляторных батарей и суперконденсаторовРазличия между типами материалов накопителей энергии и лежащими в их основе механизмов можно проиллюстрировать с помощью результатов электрохимических измерений, тем самым очерчивая дальнейшие перспективы и направления развития в области накопителей энергии.  Для быстрой подачи энергии и подзарядки используются электрохимические конденсаторы (суперконденсаторы), обладающие высокой удельной мощностью.  Суперконденсаторы обычно применяются в системах бесперебойного электроснабжения, и наиболее эффективны в таких областях, где требуется импульсное выделение энергии за максимально короткий отрезок времени (гибридные автомобили, электроника, источники импульсной мощности для разгона электромобилей и рекуперации энергии при торможении, а также они используются в комбинации с ветрогенераторами, солнечными батареями).

 

Новая энергетика: от аккумуляторных батарей до суперконденсаторов

применение суперконденсатора в питании электроинструмента для работы в космосеЕсли вы думаете, что электричество сегодня играет просто важную роль в нашей жизни, то вы еще не осознали насколько она значительная! К примеру, в ближайшие несколько десятилетий наша транспортная система, отопительные сети и др., использующие в качестве источника энергии ископаемое топливо, нуждаются в переходе на электроэнергию, если мы хотим иметь предотвратить катастрофические изменения в окружающей среде. Электричество является чрезвычайно универсальной формой энергии, но имеет один большой недостаток: батареи могут сохранять большое количество энергии, но это занимает несколько часов для зарядки. Суперконденсаторы, с другой стороны, заряжаются почти мгновенно, но могут хранить небольшое количество энергии. В нашем электроприводном будущем, когда будет нужно аккумулировать и быстро расходовать большое количество электроэнергии, вполне вероятно, мы обратимся к суперконденсаторам, которые сочетают в себе лучшее от обычных батарей и конденсаторов. Каковы они и как они работают, рассмотрим поближе.

 

Суперконденсаторы как перспектива для электродвигателя: эффективность новых технологий

суперконденсаторыВ связи с ростом мирового спроса на энергоносители, существует проблема рационального использования ограниченных ресурсов энергии.  Решения требует вопрос о снижении потребления энергии одним из основных энергоемких направлений, к которому относится транспорт. В автомобильной промышленности активно ведутся разработки альтернативных видов топлива и высокоэффективных устройств накопления и сбережения энергии для электромобилей, грузового транспорта, самолетов и поездов.

Суперконденсаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с аккумуляторами в автомобильной промышленности. Они очень хорошо выдерживают резкие перепады напряжения и делают возможным сверхбыстрое накопление, хранение и подачу электрической энергии, необходимой для автомобильной промышленности.  Наконец, они должны пережить срок эксплуатации транспортного средства - суперконденсаторы имеют очень большой срок службы и могут выдерживать огромное количество циклов перзарядки.

 

Исследование физико-химических свойств нанопорошка диоксида титана, разработка технологии его производства и применение синтезированного ТіО2

диоксид титана наноразмерный На протяжении нескольких последних лет  ООО «Центр материаловедения» активно занимается исследованиями в области нанотехнологий, а именно разработкой методики синтеза нанопорошка диоксида титана (ТіО2) и дальнейшим исследованием его физико-химических свойств.

В настоящее время диоксид титана применяется как фотокатализатор для очистки воды и воздуха, дезинфекции в общественных местах, учебных заведениях, медицинских клиниках (антибактериальные покрытия для стен, инструментов, мебели, протезов и имплантантов), для создания самоочищающихся поверхностей (стены и окна зданий, окна, товары широкого потребления), промышленных и бытовых установок очистки воздуха, стоковых и загрязненных вод, очистки жидкостей и газов.Также диоксид титана может быть использован для изготовления солнечных батарей - превращения солнечного света в электроэнергию; для  производства водорода; в с фере электроники для псевдоконденсаторов и т.д.

 

Солнечные батареи

Солнечные батареиМножество научных лабораторий изучают и создают способы получения солнечными батареями более объемной энергии, путем поглощения широкого диапазона волн. Множество работ по созданию солнечных батарей на основе полупроводниковых материалов наглядно показывали, что преобразовывать фотоны сразу нескольких частот в ток, возможно.

Солнечные батареи современного типа ограничены. Ограничение заключается в том плане, что для них невозможно преобразование света с низкой частотой, и соответственно, имеющее низкую энергию излучения. По крайней мере, на сегодняшний день. Но «обойти» систему возможно, путем монохромизации прямых солнечных лучей, которые попадают непосредственно на батарею. При этом энергия, попадающая на батарею, не должна терять свою силу.

 

Разаботка, исследование и производство материалов для суперконденсаторов - электрохимических конденсаторов с двойным слоем, псевдоконденсаторов и гибридных конденсаторов

Центр Материаловедения занимается исследованиями, разработкой и производством материалов для суперконденсаторов.

Мы производим широкий спектр углеродных наноматериалов с регулируемой пористостью - производим мезопористый, макропористый, микропористый и нанопористый углеродный материал. Наши специалисты помогут подобрать вам материал для суперконденсаторов с необходимыми параметрами и свойствами.
Суперконденсаторы (или электрохимические конденсаторы) хранят энергию способом адсорбции ионов (благодаря электрохимическому двойному слою) или благодаря быстрой окислительно-восстановительной реакции на поверхности (псевдоконденсаторы). Суперконденсаторы могут быть дополнительным элементом или полностью заменять аккумуляторы в устройстве накопления электрической энергии, в случае, когда не требуется мощная подача и поглощение энергии. В последнее время произошел заметный рост производительности благодаря достижениям в понимании непосредственно механизмов и процессов хранения заряда, а также благодаря развитию новейших наноструктурных материалов, а именно различных углеродных наноматериалов.

 

Электролитические солнечные батареи на органических красителях ( Dye-sensitized Solar Cell )

Испытание солненой ячейки на хлорофиллe Сотрудниками Центра материаловедения из хлорида титана (побочного продукта изготовления нанопористого углерода для суперконденсаторов и биомедицинских применений из карбида титана украинского производства) по собственной технологии Центра Материаловедения было синтезировано  наноразмерный диоксид титана (анатаз).

Для изготовления экспериментальных действующих электролитических солнечных ячеек использовался именно этот материал. Таким образом было обеспечено производство электролитических солнечных батарей полностью из  отечественного украинского сырья.

 

Испытания Ветрогенератора

запись данных испытаний ветрогенератораИспытания ветрогенератора проводились в Центре Материаловедения на испытательном стенде. Для испытания ветрогенератора с него были сняты носовая часть и крылья. Генератор тока ветрогенератора был подключен к валу токарного станка, который вращался с различной скоростью, создавая различный крутящий момент для генератора тока, имитируя ветер.

Генератор тока ветрогенератора был подключен через контроллер и инвертор к аккумуляторным батареям. Подключая последовательно в цепь от генератора тока, ведущую к аккумуляторам, амперметр — фиксировался ток. По знаку тока определялось питание идет от аккумуляторов к нагрузке в виде лампочки (положительный ток) или лампочка питается от генератора тока и одновременно заряжаются аккумуляторы на тот случай если не будет ветра.

 

Ветрогенераторы

установка ветрогенератора для электроснабжения загородного домаЦентр материаловедения разрабатывает, проектирует, изготавливает,  поставляет и устанавливает ветрогенераторы и ветрогенераторные энергетические установки (ВЭУ)  торговой марки ДОМ - комплексные автономные системы обеспечения энергоснабжением - ветрогенераторы разных мощностей по индивидуальным заказам.
Ветрогенераторы ДОМ WG предназначены для обеспечения бесперебойным источником электрической энергии небольших и больших объектов, таких как – особняки, коттеджи, загородные дома, отели, дачные участки, пасеки, туристические лагеря, фермерские хозяйства, производственные цеха или там, где отсутствует подача электроэнергии. Одного ветрогенератора вполне достаточно для автономного функционирования придорожного магазина, небольшого отеля, ресторана, кафе.

 



НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

ADVANCED SCIENCE NEWS: Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего».

yurigogotsi_drexel_university_2018.jpg - 466.16 Kb

Юрий Гогоци прирожденный  химик, его волнуют научные открытия и он даже не представляет, что мог бы заниматься чем- то иным.

Профессор Юрий Гогоци считает, что величайшим последним шагом в области материаловедения стало открытие новых 2D материалов, так называемых «строительных блоков будущего». Он с большим энтузиазмом относится к использованию нанотехнологий для создания «новых искусственных материалов, конструкций и устройств из наноразмерных строительных блоков» и к более широкому применению «симуляций, моделирования и компьютерных расчетов для решения проблем материаловедения», хотя и признает обеспокоенность по поводу неизвестных эффектов, которые искусственный интеллект окажет на нашу будущую жизнь. 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества по программе Горизонт 2020 посетили партнерскую организацию Университет Дрекселя, Филадельфия, США, сентябрь-октябрь 2018 г.

alt

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Университета Дрекселя, перенимают опыт в синтезе двумерных наноматериалов максенов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег из группы Института Наноматериалов Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци по синтезу максенов, их обработке и применениям для разных назначений. Участниками  от MRC совместно с  исследователями из Дрекселя в химической лаборатории Университета Дрекселя были синтезированы максены  для нужд проекта NANO2DAY. 

 
Директор Materials Research Centre Алексей Гогоци во время рабочей поездки в Университет Дрекселя по по проекту NANO2DAY выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre

altДиректор Materials Research Centre (Киев, Украина) Алексей Гогоци  во время рабочей поездки по по проекту  европейской программы HORIZON 2020 MSCA RISE Project №777810 NANO2DAY в Университет Дрекселя выступил на семинаре с презентацией компании Materials Research Centre, ее деятельности и участии в международных научно-исследовательских проектах, и в частности проекта NANO2DAY.

 
Директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer из University of Chemistry and Technology, Прага, Чехия, и посетил его семинар по 2d наноматериалам, Университет Дрекселя, США, 18 октября 2018 г.

altВо время рабочей поездки в Университет Дрекселя по международномунаучно-исследовательскому проекту NANO2DAY в рамках европейской научной программы HORIZONT 2020 директор Materials Research Centre, Киев, Украина, встретился с профессором Zdenek Sofer  из Высшей школы химической технологии,  Прага, Чехия, и посетил его семинар по наноматериалам. Професоор Zdenek Sofer выступил с интересным докладом посвященным разным двумерным материалам помимо графена. 

 

 
Визит по проекту NANO2DAY ученого-исследователя Максима Плахотнюка из Датского Технического Университета в Центр Материаловедения, Киев, Украина, в сентябре-ноябре 2018 г.

NANO2DAY project Maksym Plakhotnyuk, DTU visited MRC, November 2018Ученый-исследователь Максим Плахотнюк из исследовательской группы Technical University of Denmark (DTU), возглавляемой проф. Леоном Мишнаевским (prof. Leon Mishnaevsky, Technical University of Denmark), посетил Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении сентября-ноября 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

 
15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018

alt15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци, который по версии Clarivate Analytics стал одним из самых влиятельных ученых в области физики в 2018 году!

Professor Yury GogotsiУченый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

 
NAP 2018: Восьмая Международная конференция "Наноматериалы: применение и свойства", Затока, Украина, 9-14 сентября 2018,

2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials Applications & Properties”

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2018 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties) 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, июль-сентябрь 2018

alt

Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, директор и руководитель проекта от MRC Алексей Гогоци и  Вероника Загородная в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, в соответствии с планом коммандировок по проекту.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Института Полимеров, делятся своим опытом в синтезе двумерных наноматериалов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег  по полимерам и композиционным материалам.

 
Рабочая поездка по проекту NANO2DAY проф. Марии Омастовой в Центр Материаловедения, Киев, Украина, июль-август 2018

PrПрофессор Мария Омастова, Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, и директор Центра Материаловедения Алексей Гогоци, июль-август 2018Профессор Мария Омастова из Института полимеров Словацкой академии наук, Братислава, Словакия, посетила  Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении июля-августа 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Первая международная конференция по максенам MXenes, Цзилиньский Университет, Чанчунь, Китай, 24-26 мая 2018

MXene conference 2018Встреча является первой международной конференцией, посвященной двумерным материалам максинам MXene, которая должна помочь ученым в изучении двумерных материалов и энергии взаимодействовать, а также обсуждать достижения и проблемы в различных областях.

 
6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» на Восьмом форуме по новым материалам (CIMTEC 2018) в Перудже, Италия, 11-14 июня 2018

Фото Yury Gogotsi.6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» в рамках 8-го Форума по новым материалам на CIMTEC 2018, проведенного в Перудже, Италия, посвящена недавним достижениям и задачам в области синтеза, структурного контроля и моделирования на мезо- и наномасштабах разнообразия малоразмерных аллотропов углерода, включая наноалмазы, алмазоподобный углерод, фуллерены, нанотрубки, графен и графеновые структуры, а также углеродные сети с высокой площадью поверхности, которые являются перспективными для ряда новых применений в области преобразования и хранения энергии, очистки воды, высокоскоростной наноэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, квантовой обработки данных, квантовых вычислений, биоизмерения, доставки лекарств, медицинской визуализация, теплового управления, катализа, смазок и т. д.

 
Вручение диплома Почетного доктора КПИ им. Игоря Сикорского профессору Юрию Георгиевичу Гогоци

Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора КПИ, 14  мая 2018 г.Поздравляем профессора Юрия Гогоци с получением звания Почетного доктора Национального технического университета Украины" Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского ,14 мая 2018!

 
H2020-MSCA-RISE проект NANO2DAY, встреча участников проекта в Латвийском университете, 10-11 мая 2018 г.

altПроект H2020-MSCA-RISE NANO2DAY «Многофункциональные полимерные композиты, допированные новыми двумерными наночастицами для продвинутых применений», начался 1 мая 2018 года ипродлится 4 года. Он направлен на разработку новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами за счет включения новых нанолистов MXene в полимерные матрицы. 

 
«Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», специальная сессия посвященная европейскому проекту assymcurv в рамках программы Horizon 2020

ilt logoC 2 по 5 октября 2017 в Физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) имени Б.И. Веркина НАН Украины прошла пятая Международная конференция «Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», организаторами которой выступили ФТИНТ имени Б.И. Веркина НАН Украины и Институт физики НАН Украины.

 
Рецепт безопасных батарей - добавка из наноалмаза

Исследователи из Дрекселя сообщили, что добавление наноалмазов к раствору электролита в литиевых батареях может предотвратить образование дендритов, тензор-подобных отложений ионов, которые со временем могут расти внутри батареи и вызывать опасные сбои. (Фото предоставлено Университетом Дрекселя и Университетом Цинхуа).С целью предотвратить опасные неисправности лептопов исследователи из Университета Дрекселя разработали рецепт, который может превратить раствор электролита - ключевой компонент большинства батарей - в защиту от химического процесса, который приводит к поломкам, связанным с батареями.

 
Рабочая поездка в Цзилиньский университет и международное сотрудничество

Visit to Jilin University, Changchun, ChinaАлексей Гогоци, директор Materials Research Centre с рабочей поездкой посетил Цзилиньский Университетв Чанчуне, Китай. Он провел рабочую встречу с профессором Юрием Гогоци , заслуженным профессором Университета Дрекселя, США. и Цзилиьского университета, а также профессором Хан Вей , исполнительным заместителем директора международного сотруднического Центра Талантов в Международном центре наук будущегою Они обсудили текущие совместные исследовательские работы по современным материалам для суперконденсаторов и других применений.

 
20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины

На фото слева направо: замдиректора Рагуля А.В., Баглюк Г. А., Заворотный М.Г., профессор Юрий Гогоци, ученый секретарь Картузов В.В. и академик Фирстов С.А. 20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины..

 
Команда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал для программы Горизонт 2020»

horizon2020 семінарКоманда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал  для программы Горизонт 2020» в рамках информационного дня НАУ.