Полимерные наногели удешевят современные накопители энергии и сделают их более экологичными
Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) разработали органические водорастворимые полимерные наногели, способные обратимо окисляться и восстанавливаться. Процесс включал два этапа. Сначала авторы химическим путем синтезировали наноразмерные полимерные сетки из отдельных водорастворимых мономеров (органических молекул). Затем к полученным соединениям исследователи «пришили» дополнительные группы атомов, способные принимать и отдавать электроны в химических реакциях. Такие группы называются окислительно-восстановительными, и они необходимы для протекания превращений, за счет которых происходит зарядка и разрядка органических проточных батарей.
Затем физики оценили скорость, с которой проходит окисление и восстановление молекул наногеля при различном содержании в них окислительно-восстановительных групп. Эксперименты показали, что концентрация таких групп должна составлять около 50% от общего содержания органических молекул в растворе. Именно при таких условиях наногели демонстрируют оптимальную работу в качестве основного электроактивного компонента, обеспечивая надежное функционирование водных органических проточных батарей.
«В нашей работе мы впервые синтезировали полимерные наногели с окислительно-восстановительными свойствами, продемонстрировали особенности реакций окисления и восстановления таких объектов в водной среде, а также определили, насколько эффективно проходит данный процесс и с какой скоростью. Полученные нами результаты могут стать основой для разработки более дешевых и экологичных аккумуляторов. В дальнейшем мы планируем расширить “библиотеку” химических соединений, применяемых для создания электроактивных наногелей, оптимизировать их состав и в итоге представить прототип проточного аккумулятора, где в качестве активного вещества используются водные растворы наногелей», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Кожунова, доцент физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.