В контексте растущих потребностей человечества в электроэнергии и экологических проблем, связанных с использованием углеродсодержащего топлива, актуальной задачей является переход от использования ископаемых и ядерных источников энергии к возобновляемым. Возобновляемые источники энергии обеспечивают безопасное, надежное и устойчивое энергоснабжение, однако, для их эффективного использования необходимо разработать системы хранения электроэнергии, которые будут экономически доступны и экологически безопасны.
Возможность технологии создания таких устройств в значительной мере определяется решением научных проблем химии материалов, среди которых особенно актуальна проблема разработки новых маршрутов и методик синтеза высокоэффективных электродных материалов. Таким образом, разработка более эффективных и экономически обоснованных технологических решений и подходов для создания многофункциональных электрохимических платформ, способных служить устройствами хранения (суперконденсаторы, металл-ионные батареи) и преобразования энергии (электро- и фотокатализаторы для электролиза воды), является задачей мирового масштаба с высокой степенью научной и практической значимости.
Основной задачей данного проекта является разработка эффективных технологических подходов для создания электрохимически активных материалов на основе составов BE_Mx[Fe(CN)6] (BE = базовый электрод: Cu, Ni, графен; M = Cu, Zn, Co). Для достижения этой цели планируется использовать комбинацию методов, таких как лазерное осаждение и послойный синтез для получения функциональных электродов и их модификации, соответственно. Предлагаемый подход позволит объединить преимущества упомянутых методов для синтеза широкого спектра электроактивных систем, которые могут найти применение при создании суперконденсаторов, батарей и электролизеров для получения водорода. В данном проекте планируется провести широкое скрининговое исследование потенциала электродных материалов BE_Mx[Fe(CN)6], где фабрикация базового электрода осуществляется лазерными методами синтеза, что в свою очередь открывает возможности для создания портативных устройств и устройств на гибких подложках.
Данный проект демонстрирует новаторский подход к разработке технологических решений, которые являются эффективными и экономически обоснованными для создания многофункциональных портативных устройств, способных хранить и преобразовывать энергию с использованием уникального набора функциональных характеристик. В рамках данного исследования будет впервые осуществлена разработка электрохимических платформ, модифицированных различными наноструктурами с уникальным химическим и фазовым составом. Стоит отметить, что значительная часть предлагаемых научно-технических решений будет осуществлена впервые, с использованием комбинации высокоэффективных методов лазерного осаждения и послойного синтеза.
Решение поставленной задачи с помощью более эффективных и экономически обоснованных технологических подходов, предлагаемых в этом проекте, позволит создать многофункциональные электрохимические платформы, способные служить компактными и высокоэффективными устройствами хранения (суперконденсаторы, металл-ионные батареи) и преобразования энергии (электро- и фотокатализаторы для электролиза воды), что является задачей мирового масштаба с высокой степенью научной и практической значимости. На основе вышесказанного, можно прогнозировать высокую перспективу коммерциализации разработанных технологических подходов, а также дальнейшее активное развитие смежных областей направлений Н1 и Н2 Стратегии НТР Российской Федерации с использованием полученных в результате проекта результатов. Реализация проекта может привести к созданию стартапов и новых рабочих мест в инновационных секторах экономики, что в том числе принесет существенный вклад в социальное развитие региона.
