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

Максен MXene, открытый группой ученых из Университета Дрекселя под руководством профессора Юрия Гогоци, - новое имя среди двумерных наноматериалов

Исследователи из Института Наноматериалов Университета Дрекселя изучали максины на протяжении боле половины десятилетия. Слева направо: Алексей Гогоци, директора Центра Материаловедения (Украина), Габриэл Скалл, Бабак Анасори, Мухаммед Альхабиб и профессор Юрий Гогоци.На данный момент синтезированы и изучены более двадцати максенов (MXenes) - двумерных карбидов, нитридов и карбонитридов переходных металлов, и еще ожидается, что десятки их будут синтезированы. Применение высоко электропроводящих максенов является очень перспективным для хранения энергии, экранирования и защиты от электромагнитных помех, электрокатализа, плазмоники и многих других приложений.

 
Вакансия: Постдокторант или научный сотрудник в Цзилиньском университете, г.Чанчунь, Китай, с возможностью стажировки в США.

alt

К вниманию молодых ученых - отличная возможность для начала успешной научной карьеры под руководством известного авторитетного профессора Юрия Гогоци.

- Позиция в одном из лучших университетов Китая с возможностью стажировки в США.

- Работа под руководством наиболее цитируемого украинского ученого, работающего зарубежом, профессора Юрия Гогоци;

- Научная работа в области новых двумерных  наноматериалов для энергетики;

- Цель работы: достижение прорыва в области возобновляемых источников энергии, публикация статей в ведущих международных журналах.

- Начальный срок - 1 год с возможностью продления до трех лет. Оплата в зависмости от квалификации.

 
Доктор Юрий Гогоци стал почетным профессором Цзилиньского университета, Чанчунь, провинция Цзилинь, Китай

профессор Юрий Гогоци и ректор Цзилиньского Университета Ли Юаньюань

20 октября 2016 года в торжественной обстановке прошла официальная церемония назначения доктора Юрия Гогоци почетным профессором Цзилиньского университета, Чанчунь, провинция Цзилинь, Китай.

 
Доклад Алексея Гогоци, директора Центра материаловедения в Цзилиньском Университете, Чанчунь, Китай, 19 октября 2016

Доклад директора MRC Алексея Гогоци в Колледже Физики Цзилиньского Университета, Чанчунь, 19 октября 2016Алексей Гогоци, директор Центра материаловедения, был приглашен профессором Хан Вей в Цзилиньский Университет для обсуждения совместного сотрудничества с научными подразделениями Университета в области разработки, синтеза материалов и технологии изготовления суперконденсаторов.

 
Защитное покрытие из наноматериала максена MXene для отражения и поглощения электромагнитных помех

Максен это тонкий и легкий наноматериал, который обладает уникальной способностью блокировать и поглощать электромагнитное излучение, что делает его идеальным для использования в качестве защитного механизма в электроникеГруппа исследователей из Университета Дрекселя и Корейского института науки и технологий работает над очисткой от таких электромагнитных помех с помощью нанесения на компоненты тонкой защитной пленки наноматериала под названием Максин.

 
Профессор Юрий Гогоци, директор Института Наноматериалов Университета Дрекселя, США, и директор Центра материаловедения Алексей Гогоци посетили Университет Цзилинь в Чанчуне, Китай.

Слева направо: директор Центра материаловедения Алексей Гогоци, проф. Юрий Гогоци, Университет Дрекселя, и проф Gao Yu, проф. Fei Du, и  директор Лаборатории физики и технологий для современных батарей Университета Цзилинь проф.Yingjin Wei, Чанчунь, Китай. Они встретились с китайскими партнерами по научным исследованиям из Лаборатории физики и технологий для современных батарей Университета Цзилинь

 
Профессор Юрий Гогоци был награжден престижной премией 2016 Nano Energy Award, 15 июля 2016 в Пекине.

директор Института Наноматериалов Университета Дрекселя профессор Юрий Гогоци был награжден  престижной премией 2016 Nano Energy Award. директор Института Наноматериалов Университета Дрекселя профессор Юрий Гогоци был награжден  престижной премией 2016 Nano Energy Award. Эту награду профессору Юрию Гогоци вручал главный редактор журнала Elsevier и Nano Energy Zhong Lin Wang Профессор Юрий Гогоци сделал огромный вклад в изучение и понимание механизмов емкостного наколения энергии.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с победой в премии 2016 Nano Energy Award!

prof. Yury Gogotsi, Drexel University

Победителем престижной международной научной премии 2016 Nano Energy Award стал профессор Юрий Гогоци, директор Института наноматериалов Университета Дрекселя

 
Юрий Гогоци и Патрис Симон стали лауреатами международной премии RUSNANOPRIZE 2015 за разработку углеродных наноматериалов для суперконденсаторов

Лауреаты премии RUSNANOPRIZE 2015 проф. Юрий Гогоци (Университет Дрекселя, США) и проф. Патрис Симон (Университет Тулузы им. Поля Сабатье, Франция), 28 октября 2015 г. На форуме «Открытые инновации»,  открывшемся 28 октября 2015 г. в Москве, состоялась церемония вручения премии RUSNANOPRIZE за достижения в области нанотехнологий Юрию Гогоци и Патрису Симону

 
Проф. Юрий Гогоци, Университт Дрекселя и проф. Патрис Симон, Университет Тулузы им. Поля Сабатье вошли в шорт-лист номинантов премии в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE 2015

altОбъявлен шорт-лист претендентов на Международную премию в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE 2015, в числе трех команд - претендентов проф. Юрий Гогоци, Университт Дрекселя (США) и проф. Патрис Симон, Университет Тулузы им. Поля Сабатье (Франция).

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с избранием в Совет директоров MRS, Materials Research Society !

Профессор ГогоциНа протяжении уже более 20 лет проф. Ю. Гогоци  принимает активное участие в деятельности  MRS.

 
Профессор Юрий Гогоци - кандидат в члены Совета директоров MRS, Materials Research Society!

проф Юрий гогоци, Университет ДрекселяПрофессор Юрий Георгиевич Гогоци на протяжении уже более 20 лет он  принимает активное участие в деятельности  MRS.

 
Симпозиум по двумерным наноматериалам, 10-11 марта 2015 г., Мельбурн, Австралия

alt

Профессор Юрий Гогоци, Drexel University (США) выступил с докладом на Симпозиуме по двумерным наноматериалов в Мельбурне

 
Проф.Юрий Гогоци получил звание почетного доктора Университета Поля Сабатье, Тулуза,Франция , 8 октября 2014г.

Doctor Honoris Causa  в Университете Поля Сабатье, 8 октября 2014гТоржественная церемония Doctor Honoris Causa прошла в Университете Тулузы ІІІ Поля Сабатье 8 октября 2014г.

 
Ученые создали алмазные нанонити из сжатого жидкого бензола

алмазные нанонити

Ученые из Университета Пенсильвании сообщают об открытии самого прочного и жесткого наноматериала, известного миру на сегодняшний день, на основе алмаза.

 
Открытие нового 2D материала максена MXene исследователями из Дрекселя

2D material MXene

По словам профессора Юрия Гогоци, директора Института Нанотехнологий Университета Дрекселя, на сегодня известно много различных максенов, а также помимо них есть десятки возможных...

 
Лекция профессора Ю.Гогоци о материалах для емкостного хранения энергии на Mеждународном симпозиуме по функциональным материалам ISFM 2014, Сингапур, 4-7 августа 2014г.

the 6th International Symposium on Functional Materials (ISFM 2014)4-7 августа 2014 года в в Novotel Clark Quay Hotel, Сингапур, проходит 6-й Международный симпозиум по функциональным материалам ISFM 2014.

 
Ю.Гогоци признан агенством Thomson-Reuters одним из самых цитируемых ученых в мире в области материаловедения в 2014

http://mrc.org.ua/images/publications/thomson-reuters.jpgПрофессор Юрий Гогоци, Университет Дрекселя, США, по версии Thomson-Reuters  признан Highly Cited Researcher 2014

 
Семинар "Инновации в Украине: Уроки и рекоммендации для научного и образовательного лидерства в Украине", НТУУ КПИ, Киев, 28 мая 2014 г.

лекция заместителя исполнительного директора (от США) Украинского научно-технологического центра УНТЦ Вика КорсунаСеминар "Инновации в Украине" также был приурочен к юбилею 70-летию заместителя исполнительного директора (от США) Украинского научно-технологического центра УНТЦ Вика Корсуна.

 
10-й Международный симпозиум по характеризации пористых твердых тел, Гранада (Испания), 11-14 мая 2014г.

Второй день Симпозиума 13 ма 2014 будет открывать профессор Университета Дрекселя, США, Юрий Гогоци. Он выступит на пленарном заседании с докладом