Аспиранты Сколтеха Елена Ромадина и Сергей Маршеня получили престижную стипендию Haldor Topsoe, одной из ведущих мировых компаний в области гетерогенного катализа. Еще один аспирант Сколтеха Никита Лучинин был отмечен специальной премией.

Елена Ромадина получила стипендию за проект «Дизайн новых материалов для органических проточных аккумуляторов», а Сергей Маршеня  — за проект «Разработка электродов и электролитов для полностью твердотельных высоковольтных аккумуляторов». Никите Лучинину премия была присуждена в номинациях: «За высокий научный уровень», “За научную новизну”, “За значение для теории катализа” и «За практическую значимость».

Программа аспирантских стипендий Haldor Topsoe учреждена основателем компании доктором Хальдором Топсе более 20 лет назад и направлена на поддержку молодых ученых, проводящих исследования в области гетерогенного катализа и в смежных областях материаловедения, связанных с деятельностью компании Топсе.

Мы поговорили с лауреатами и узнали, какие темы исследования были отмечены, какова их практическая значимость и, безусловно, что означает эта награда для самих аспирантов.

Ромадина Елена

Аспирант 3-го года обучения программы «Науки о материалах» (Центр энергетических технологий).

Моя работа посвящена разработке и исследованию новых материалов для проточных аккумуляторов. На сегодняшний день проточные аккумуляторы (англ. Redox Flow Batteries, RFBs) считаются наиболее перспективной технологией для запасания электроэнергии в больших масштабах, например в сочетании с ветряными или солнечными электростанциями. От традиционных литиевых аккумуляторов эти батареи отличает то, что в них катодные и анодные материалы не располагаются внутри электрохимической ячейки, а растворены в жидком электролите и хранятся в отдельных ёмкостях. Таким образом, конструкция данных батарей и является их главным преимуществом – проточные аккумуляторы легко масштабируются, что позволяет создавать батареи высокой емкости. 

Несмотря на то, что проточные аккумуляторы разрабатываются с 70-х годов, основное внимание ученых и промышленности было сфокусировано на ванадиевых и других неорганических системах. Сегодня считается, что органические батареи могут превзойти неорганические аналоги по многим показателям, например: напряжение батареи (до 5 В против 1.6 В), растворимость активных соединений, безопасность и экологичность, а также цена. В нашей работе мы представляли новый класс катодных материалов на основе триариламинов, которые обладают высокой растворимостью,  высокой стабильностью и обратимостью окислительно-восстановительных реакций и отлично проявили себя при циклирования в лабораторных прототипах органических аккумуляторов.  

Для меня большая честь получить стипендию от компании Haldor Topsoe. Мне очень важно, что полученные мной результаты интересны и важны не только научному сообществу, но и индустрии.  Хочется отметить, что, к сожалению, в России сегодня практически нет научных групп, занимающихся исследованием проточных аккумуляторов, несмотря на то, что данные разработки очень важны для внедрения возобновляемых источников электроэнергии. Я надеюсь, что признание высокого уровня моей работы компанией Haldor Topsoe мотивирует аспирантов и исследователей обратить внимание на данное направление и посвятить свою научную деятельность исследованиям в области возобновляемой энергетики.

Cергей Маршеня

Аспирант 2-го года обучения программы «Науки о материалах» (Центр энергетических технологий).

Моя работа посвящена исследованию материалов для твердотельных литий–ионных аккумуляторов – следующего поколения аккумуляторов, которые по сравнению с нынешними считаются безопаснее и долговечнее. Твердотельные металл–ионные аккумуляторы ‒ это будущее электромобилей. Такие компании, как Toyota и Volkswagen, уже активно вкладывают силы и средства в развитие этой технологии. Однако, несмотря на большой интерес со стороны промышленности и науки, в этой области существует немало проблем, которые предстоит решить. Моя работа сконцентрирована на твёрдых электролитах и катодных материалах со структурой шпинели. Отличительной чертой является получение нового семейства материалов, которые считаются перспективными для использования их в качестве электролита.

Создание твердотельных литий–ионных аккумуляторов – это работа, требующая комплексного подхода. Нужно не только знать, как получить отдельный материал для электродов или электролита, но и понимать, какие процессы происходят на границе электрод–электролит, как обеспечить плотный контакт между этими частями, какие вещества использовать в качестве полимерной связки и многое другое. Постоянная необходимость смотреть на картину в целом, это то, что больше всего привлекает меня в этой работе.

На сегодня уже проделана большая работа. Отработана методика получения катодного материала со структурой шпинели и получен литиевый и натриевый твёрдые электролиты, которые открывают двери к новому типу не опубликованных ранее электролитных материалов. Однако многое о структуре и свойствах этих материалов ещё предстоит узнать.

Когда занимаешься тем, что никто до тебя не делал, приходится проводить много экспериментов перед тем, как получить что-то стоящее. Когда ставишь двадцатый, тридцатый или пятидесятый эксперимент, который не приводит к желанному результату, то очень сложно бывает не впасть в уныние и не опустить руки. Стипендия от Haldor Topsoe – это поддержка и очередное напоминание о том, что то, что я делаю, является значимым и ценится интернациональным жюри – представителями не только науки, но и промышленности.  

Никита Лучинин

Аспирант 1-го года обучения программы «Науки о материалах» (Центр энергетических технологий).

В течение последних 6 лет я занимаюсь разработкой методик гидротермального и сольвотермального синтеза неорганических материалов для металл-ионных аккумуляторов (МИА), а также внедрением новых и модификацией уже имеющихся способов получения композитных электродных материалов для МИА. Большая часть моей исследовательской деятельности была связана с необходимостью создания новых методик синтеза и получением новых, ранее неизвестных, неорганических соединений. В ходе моей исследовательской деятельности были разработаны гидротермальные методы получения фосфатов и фторидофосфатов переходных металлов в таких практически значимых модификациях, как таворит, NVPF, КТФ, α-CrPO₄. Исследованы электрохимические свойства  некоторых из их представителей, являющихся новыми соединениями (таких как K(NH₄)TiPO₄F, α-TiPO₄, NaVPO₄F и др).  Мной была разработана и активно используется методика получения углеродных композитов, основанная на пиролизе некоторых полимеров, которая существенно улучшает мощностные характеристики электродных материалов, в сравнении с другими способами его получения.

Решая нестандартные научные и технические задачи, я смог расширить свое понимание принципов материаловедения в отношении новых функциональных материалов для современной энергетики. На мой взгляд, для того, чтобы быть новатором в этой области, необходимо самостоятельно освоить все этапы разработки и исследования таких материалов, начиная от химического синтеза и заканчивая электрохимическими измерениями.

Моя текущая исследовательская работа связана с исследованием электрохимических свойств металлосплавов в качестве анодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов. Мне придется решить целый ряд комплексных научно-технических проблем для того, чтобы получить новые функциональные материалы, которые должны будут превосходить по своим характеристикам существующие в этой области сейчас.

Развитие любой научно-технической отрасли предполагает разработку и внедрение новых технических решений, будь то производство катализаторов или электродных материалов металл-ионных батарей. Я рад, что представители компании Хальдор Топсе и члены жюри разделили мое стремление к новаторству в этом направлении. Победа в конкурсе одной из крупнейшей в мире научно-производственной компании говорит о том, что я на верном пути.

 

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81