Интервью с профессором Юрием Гогоци об устройствах, которые придут на смену традиционным батарейкам и аккумуляторам, и ситуации на Украине

В ближайшем будущем люди смогут отказаться от использования традиционных батареек и аккумуляторов, а им на смену придут более компактные, эффективные и долгоживущие устройства для хранения электрической энергии. О новых разработках, позволяющих внедрять более эффективные накопители энергии, суперконденсаторы-ионисторы, и их комбинирование с аккумуляторами,  рассказал профессор Университета Дрекселя в Филадельфии, ученый c Украины Юрий Гогоци, один из авторов статьи в научном журнале Science.

ПрофессорКаких подвижек удалось достичь в области суперконденсаторов-ионисторов за прошедшие четыре года?

— Колоссальный прогресс в исследованиях и уровне нашего понимания работы суперконденсаторов-ионисторов был достигнут за последние четыре года. Количество научных публикаций на тему supercapacitor/ultracapacitor увеличилось более чем в четыре раза, с ~300 в 2009 году до более 1300 в 2013-м.

Графен — один из самых изучаемых сейчас новых материалов для суперконденсаторов-ионисторов. Псевдоконденсаторы с оксидами металлов получают все большее внимание, по мере того как ученые и инженеры стараются увеличить количество энергии, запасаемой этими устройствами. Кроме того, ученые пытаются найти промежуточные решения между аккумуляторами, в которых используются электрохимические реакции, и суперконденсаторами, запасающими энергию в двойном слое на границе раздела между электродом и электролитом. Пониманию и определению различий между суперконденсаторами и электрохимическими аккумуляторами и посвящена наша нынешняя статья в Science.

В чем их главные отличия от традиционных батареек и как можно описать основные преимущества подобных устройств?

— Они могут заряжаться и разряжаться до миллиона раз, то есть срок их жизни дольше, чем срок эксплуатации систем, где они используются. В условиях, где длительный срок эксплуатации без замены является критическим, суперконденсаторы явно имеют преимущество. Это результат электростатического хранения энергии на поверхности электрода, без фазовых превращений в материале электродов, которое приводит к постепенной деградации аккумуляторов. Ни одна батарейка или аккумулятор не способны сравниться с ними. Они могут быть заряжены или разряжены за минуту или даже быстрее.

Кроме того, суперконденсаторы-ионисторы могут доставить или накопить больше энергии, чем любые батарейки, в течение коротких промежутков времени. Их потери энергии на зарядку и разрядку также меньше, чем у аккумуляторов. Не так уж мало достоинств! Но для более широкого их использования нужно увеличить количество запасаемой энергии и снизить стоимость производства.

Почему реализация подобных разработок стала возможна лишь в последние годы, несмотря на то что сама концепция была предложена еще доктором Брайаном Эвансом Конвеем в конце 1970-х?

— Это не совсем так. Суперконденсаторы выпускаются промышленно очень давно, но их применение ограничивалось резервными источниками питания, электроникой и игрушками, делая их малозаметными устройствами. В последние годы область их применения расширилась от полностью электрических автобусов в Шанхае до трамваев в Ницце, которые освободились от проводов в центре города. Их применение в поездах в Германии и портовых кранах в Японии позволяет уменьшить потребление энергии на 30% за счет зарядки во время торможения или опускания груза. Они показали высокую надежность на самом большом пассажирском авиалайнере мира Airbus 380 и широко используются в автомобилях таких компаний, как Citroen и Peugeot. Гибридные автомобили, электроника, хранение энергии от солнца и ветра и многие другие новые применения суперконденсаторов приводят к быстрому росту рынка.

Какие новые разработки и в каких областях поспособствовали развитию ионисторов?

— Широкое применение возобновляемых источников энергии и гибридных двигателей расширило рынок для суперконденсаторов. Новые углеродные наноматериалы и новые электролиты показали, что ионисторы могут работать в диапазоне температур от -50 до +100°C практически без изменения емкости: они могут помочь завести двигатель грузовика зимой в Сибири и летом в Сахаре.

Однако большинство коммерческих устройств по-прежнему использует актированный уголь из скорлупы кокосовых орехов и традиционные органические электролиты. Стоимость — это ключевой фактор для промышленности.

Появились ли варианты с налаживанием массового производства таких устройств? Можно ли рассчитывать на их массовое внедрение в ближайшие годы?

 Да и да. Например, «Роснано» инвестировала в Nesscap в 2011 году с целью организовать современное производство суперконденсаторов в России.

Возникнут ли какие-нибудь проблемы с их последующей утилизацией?

— Типичные детали суперконденсаторов сделаны из углерода, алюминия и полимера. Они не содержат свинца, кадмия или других тяжелых металлов, присутствующих в некоторых аккумуляторах. Они производят меньше токсичных отходов, чем литий-ионные аккумуляторы при сжигании. Однако органические электролиты и тефлоновые мембраны представляют потенциальную проблему из-за выброса фторсодержащих соединений в атмосферу.

С быстрым увеличением потребления люди должны думать, как уменьшить их влияние на внешнюю среду. Так, мы недавно опубликовали статью, описывающую полностью углеродно-полимерные устройства, которые могут сжигаться с мусором в печах практически без остатка и не производить вредные газы.

Как вы оцениваете ситуацию на Украине?

— Трудная политически и тяжелая экономически. Однако избавление от коррумпированного правителя дает Украине шанс на будущее, которого у нее не было до того, как бывший президент Украины сбежал в Россию.

Сейчас виден свет в конце туннеля, но еще предстоит долгая дорога к свету!

Как происходящее может сказаться на науке?

— В ближайшее время спад, несомненно, будет продолжаться и может даже ускориться, но сближение с европейскими научными организациями, доступ к научным грантам из Европы и интеграция в международную научную систему должны привести к подъему уровня украинской науки через несколько лет, если новое демократическое правительство наконец реорганизует академическую систему, унаследованную от СССР, станет оценивать научные достижения по критериям, принятым в мире (индекс цитируемости и т.д.), и введет настоящую конкурсную систему распределения научного финансирования.

Посмотрите на Польшу и другие быстро прогрессирующие страны Восточной Европы в качестве примера. Украинскую науку должны перестраивать и развивать ученые с опытом работы в ведущих университетах и исследовательских организациях мира, как это происходит в Китае, Казахстане и многих других странах.

Как оценивают последние события ваши украинские и американские коллеги? Обсуждали вы ситуацию с российскими коллегами?

— В подавляющем большинстве мои коллеги поддерживают изменения, происшедшие в Украине.

В моей группе есть аспиранты и научные сотрудники из России, Западной и Восточной Украины, и все они дружно работают вместе, невзирая на языковые различия, так же как и люди, живущие в Киеве. Мои родственники и друзья в Киеве говорят на русском языке, но никто из них не был сторонником Януковича. Все, с кем я разговаривал, приветствуют победу демократических и прогрессивных сил.

«Проблема» украинского языка, о которой много пишут в российской печати, в значительной степени результат пропаганды. Просто удивительно было видеть освещение событий в Киеве российскими средствами массовой информации и связанную с этим истерию на интернет-форумах.

Однако в отличие от советского времени, когда мы были вынуждены читать между строк, в России сейчас есть относительно свободный доступ к интернету, и мои российские друзья и коллеги должны быть в состоянии проанализировать информацию из разных источников и сделать независимые выводы, так же как они это делают при анализе научной информации. Я разбираюсь в химии лучше, чем в политике, и не собираюсь комментировать высказывания на политические темы.

Я часто бываю в Киеве, но в Крыму был в последний раз в 80-е годы. История учит нас, что попытки перенести границы, осуществить передел территорий и расширить империи заканчиваются печально, прежде всего для живущих там людей, которые становятся пешками в игре политиков. Ситуация вокруг Крыма, скорее всего, негативно отразится на международном научном сотрудничестве российских ученых, приведет к свертыванию совместных научных программ между Россией и другими странами, и, если этот кризис дойдет до военного конфликта, международное научное сообщество может отвернуться от России.

Я участвую в организации XII Международного конгресса по наноструктурным материалам NANO 2014 в Москве в июле этого года и опасаюсь, что, если политическая ситуация не изменится, эта крупная международная конференция может лишиться большинства международных докладчиков. Это будет печально, так как многие из моих американских и европейских коллег надеялись впервые посетить Россию.

Мне очень хочется надеяться, что нынешний политический кризис может быть решен мирным путем.

По материалам: gazeta.ru

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

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.

 
Юрий Гогоци. Профессор наноматериалов и научный Эверест. Интервью для "Українська Правда. Життя"

altСейчас значительная часть жизни ученого Юрия Гогоци - это международные полеты из США по всему миру, лекции, открытие лабораторий, редактирование научного журнала ACS Nano (18-того в рейтинге Google Scolar среди тысяч). И как минимум две статьи каждый год для самых влиятельных научных журналов мира Nature и Science.

 
Юрий Гогоци – самый влиятельный ученый современной Украины - Канал 24

alt

Жизнь Юрия Гогоци – это постоянные перелеты между топовыми лабораториями мира, написание статей в лучших научных журналов мира и исследования материалов, которые могут изменить мир вокруг. Ученый из Киева ежегодно получает более миллиона долларов на лабораторные эксперименты, правда, только за границей. Прочитать лекции в Украине его приглашают крайне редко.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци для Hromadske о науке, финансировании и перспективах

профессор Университета Дрекселя Юрий Гогоци Фото: Александр Попенко/ГромадськеЕго труды цитируют чаще, чем многих нобелевских лауреатов, он получает на исследования 2,2 миллиона долларов от родного университета, однако в Украине о Юрия Гогоци знают немногие: лишь несколько публикаций о нем в сети и 2-3 приглашение на выступления в год.

 
Лекция профессора Юрия Гогоци в НТУУ КПИ, 8 июня 13:00

Профессор Юрий  Гогоци, Университет Дрекселя, США

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Инженерно-физический факультет
Корпус №9, ауд. 101
Дата и время проведения: 8 июня в 13:00
Вход свободный

 
Научная лекция профессора Юрия Гогоци Открытие новых материалов и технологии будущего в ИПМ НАНУ, 7 июня 12:00

Профессор Юрий Гогоци

 Институт проблем материаловедения им.Францевича НАНУ

Главный корпус, Актовый зал (к. 208)

Дата и время проведения: 7 июня в 12:00

Вход свободный