Хибридните суперкондензатори са ново поколение системи, които съчетават предимствата на електрохимичния двуслоен кондензатор и батериите. Въпреки засиленият изследователски интерес и интензивната работа в тази област, постигането едновременно на висока енергийна плътност и плътност на мощността чрез използване на екoлогосъобразни материали е актуална задача, която изисква допълнителни разработки.
Йонните течности са основен инструмент на зелената химия, свързан главно с уникалните им свойства като разтворители в широк температурен интервал. Наред с изброените редица предимства, техен основен недостатък е ниската им електропроводимост, която е под 10 mS.cm-1. Един подход за отстраняване на съществуващия недостатък е вкарването на проводими полимери в йонната течност, което ще повиши както електропроводимостта и електрохимичната стабилност на електролита, така и максималното напрежение, до което може да се достигне. От друга страна полимерният материал се явява като импрегнатор на двата електрода на суперкондензатора и не е необходим допълнителен сепаратор за разделянето им. Това би довело до намаляване на съпротивлението в електролита и до повишаване на капацитивните му характеристики.
Разработването на структурирани и многофазни композитни електроди с желана морфология и текстура на основата на метални оксиди, хидроксиди и фосфати ще увеличи допълнително капацитета на хибридния суперкондензатор.Тази хипотеза се гради на предишни изследвания на колектива, според които формирането на композитни електроди може да се постигне в електрохимичната клетка, преди нейното функциониране, в резултат на насочено взаимодействие на електрода с електролита. От икономическа и екологична гледни точки, най-голям интерес представляват металите никел и манган. Затова обект на изследване ще са никел-манганови композити.
Основна цел на настоящия проект е да се разработи модел на иновативен и екологичен хибриден суперкондензатор с разряден капацитет достигащ 300 Fg-1 и живот над 10 000 цикъла.
От така формираната основна цел на настоящето проектно предложение произтичат специфичните му цели, а именно:
- Получаване на структурирани и многофазни композитни материали на основата на манганово-никелови оксиди и фосфати, като електродни материали в суперкондензатори.
- Разработване на (съ)полимерни хибридни материали и екологосъобразни полимерни йонни електролити с висока проводимост и стабилност за приложение в суперкондензаторни системи.
- Извеждане на нови закономерности за стабилността на композитните електродни материали в полимерни йонни електролити.
- Придобиване на нови знания върху механизма на протичащите процеси в хибридните суперкондензаторни клетки.
- Предизвикателство за създаване на модел на хибриден суперкондензатор с високи мощностни характеристики и дълъг експлоатационен живот.
Проектът включва в себе си насочени фундаментални интердисциплинарни изследвания: синтез на нови материали с предварително зададени свойства, прилагане на различни дифракционни, спектроскопски, хроматографски методи за анализ, електрохимични методи и ex-situ анализи. Наред с това в рамките на проекта ще се реализират и научно-образователни задачи, насочени към разширяване на компетентностите и възможностите за следваща професионална реализация на докторанти и пост-докторанти.
