С 13 по 15 апреля 2021 года в выставочном комплекс «Крокус экспо» проходит 23-я международная выставка ExpoElectronica 2021: электронные компоненты, модули и комплектующие, а также готовые решения в области электроники.
Фото: пресс-служба ИФХЭ РАН
Фото: пресс-служба ИФХЭ РАН
Новые аккумуляторы
Лаборатория процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН представила на этой выставке новые источники тока с улучшенными характеристиками: литий-ионные аккумуляторы номинальной емкостью 1 ампер-час.
Электрохимическая система на основе феррофосфата лития — титаната лития — предназначена для работы на высоких токах, то есть ее можно быстро зарядить, и она имеет хорошую циклируемость. Электрохимическая система, состоящая из смешанного слоистого оксида (NCM) для положительного электрода (катода) и композита кремний-углерод для отрицательного электрода (анода), предназначена для длительной работы, то есть она высокоемкая.
«Результаты исследований ученые публикуют в научных журналах, поэтому академические институты — нечастые гости на отраслевых выставках. Участие в такой выставке дает возможность институту пропагандировать свои идеи и нести в отрасль новые фундаментальные знания,— рассказывает заведующая лабораторией процессов в химических источниках тока Татьяна Кулова.— В данном случае мы используем новый материал для анода — кремний. В настоящее время в коммерческих аккумуляторах в этом качестве используется графит. Графит имеет ограниченную емкость. Кремний может аккумулировать больше лития, и емкость аккумулятора будет больше».
Международная выставка «ЭкспоЭлектроника-2021»
Фото: пресс-служба ИФХЭ РАН
Международная выставка «ЭкспоЭлектроника-2021»
Фото: пресс-служба ИФХЭ РАН
Также в лаборатории процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН разрабатываются литий-ионные аккумуляторы, способные работать при очень низких температурах (до минус 60 градусов), и натрий-ионные аккумуляторы. Последние по энергетическим характеристикам уступают литий-ионным. Потребность в новой технологии связана с тем, что запасы натрия на Земле намного больше запасов лития.
«При постоянно растущем спросе на аккумуляторы, вызванном развитием электромобилей, умных сетей, повсеместной заменой свинцово-кислотных аккумуляторов на литий-ионные, через несколько десятков лет может возникнуть ситуация, когда лития на планете не останется, особенно учитывая то, что в настоящее время литий-ионные аккумуляторы не перерабатываются,— объясняет Татьяна Кулова.— Наше поколение с этой проблемой не столкнется, а наши аспиранты или студенты с ней, вполне вероятно, уже столкнутся».
Натрий-ионные аккумуляторы по своему принципу очень похожи на литий-ионные, поэтому для производителей, которые заинтересуются этой технологией, не потребуется переоборудование производства. Изготовление точно такое же, просто используются другие материалы.
Детектор для анализа вещества
Лаборатория физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии ИФХЭ РАН представляет на выставке «ЭкспоЭлектроника-2021» рефрактометрический детектор с лазерным модулем и хроматографическим трактом в безметаллическом исполнении для высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Принцип работы рефрактометрического детектора основан на дифференциальном измерении показателя преломления чистого растворителя и раствора анализируемого вещества в этом растворителе. При прохождении анализируемого вещества через аналитический канал кварцевой кюветы направление света на выходе из кюветы отклоняется от главной оптической оси на угол, пропорциональный изменению показателя преломления. Энергетическое равновесие на фоточувствительных площадках фотодиода изменяется пропорционально изменению угла отклонения; пропорционально изменяется ток с фотодиода, который является измеряемой величиной.
Международная выставка «ЭкспоЭлектроника-2021»
Фото: пресс-служба ИФХЭ РАН
Международная выставка «ЭкспоЭлектроника-2021»
Фото: пресс-служба ИФХЭ РАН
Для юстировки по эталонным веществам в детекторе имеется призма.
Крепление кварцевой кюветы и хроматографический тракт выполнены из фторопласта, поэтому этот детектор целесообразно использовать для детектирования лабильных соединений (олигомеров этоксисилоксанов, кремниевых кислот, хитозана и кабамидоформальдегидных смол), для которых важно исключить контакт элюента и анализируемых соединений с металлическими поверхностями.
Использование монохроматического точечного (лазерного) источника света и кварцевой кюветы с тремя каналами повышает чувствительность определения органических и неорганических соединений в 6–17 раз по сравнению с моделями с двухканальной кюветой и источниками света в виде светодиода или лампы с вольфрамовой нитью.
Рефрактометрические детекторы, как правило, чувствительны к температуре и не всегда обеспечивают стабильность нулевой линии при повышении в рабочем помещении температуры. Представленный детектор обеспечивает проведение анализа при температуре аналитической колонки и оптико-механического блока от 20 до 50 градусов.
Рефрактометрические детекторы в отличие от фотометрических являются универсальными и позволяют работать с веществами, которые не обладают электрохимической активностью, не поглощают ультрафиолет или не обладают флуоресцентностью.