Суперконденсаторы, или ионисторы, могут запасать огромное количество электричества и быстро отдавать его. Использовать их можно в качестве источников энергии для разнообразных устройств — от мобильных телефонов до электромобилей. Одна из перспективных технологий — использование углеродных аэрогелей. Сейчас производство передовых материалов тормозят два фактора: цена и вред для экологии. Один из этих барьеров снимает технология, разработанная в китайском Университете науки и технологии в городе Хэфэй.

Самый современный способ получения аэрогеля предполагает использование графена или углеродных нанотрубок. Команда во главе с профессором Сю Хон Ю искала замену этим дорогим передовым материалам. И теперь они утверждают, что искомое сырье все время было рядом — это целлюлоза, которую давно и массово используют в промышленности, например, для получения бумаги.

Технологию получения из наноцеллюлозы аэрогеля они описали в статье для Angewandte Chemie International Edition. Аэрогель — это материал, где жидкость в соседних «пузырьках» полностью заменяет воздух или вакуум. Внутренности заполняют каким-либо веществом, которое при нагревании испаряется из геля. У наноцеллюлозы была многообещающая структура — направленные волокна с большой поверхностью стенок. Но чтобы превратить ее в аэрогель, ученым пришлось решить несколько задач.

На первом этапе с помощью окисления с использованием TEMPO была получена структура с большой однородностью и однонаправленностью волокон наноцеллюлозы.

Однако для превращения ее в углеродный аэрогель пришлось придумать, как достичь карбонизации. Первоначально этому мешало большое количество влаги, сохраняющееся в исходном материале. После ряда экспериментов температуру разрушения молекул удалось снизить при использовании катализатора — паратолуолсульфокислоты.

Полученный таким образом материал протестировали для использования в качестве суперконденсатора. Исследователи утверждают, что уже сейчас достигнуты показатели, сравнимые с суперконденсаторами, которые представлены на рынке.

В середине мая шведские ученые нашли применение лигнину — одному из массовых отходов при производстве целлюлозы. Из него получили электричество в ходе реакции, которая не выделяет углекислый газ . Специалисты считают, что ныне невостребованный лигнин в будущем может стать «суперзеленым» источником энергии для автомобилей на топливных элементах.