Будущие Нобелевские лауреаты: выпускник придумал, как сделать аккумуляторы вдвое мощнее

Это совместный проект "Сегодня" и компании СКМ. В его рамках на протяжении восьми месяцев мы будем рассказывать об оригинальных изобретениях и открытиях украинских школьников и студентов. Лучший из лучших, которого определит наш экспертный совет, получит в качестве поощрения ноутбук. Если вы школьник или студент, у вас есть изобретение и вы хотите рассказать о себе — пишите на [email protected].

А сегодня нашим героем стал выпускник днепропетровского Химико-экологического лицея Михаил Соловей, который почти в два раза увеличил продолжительность жизни аккумуляторов, которые используются во многих бытовых приборах.

Как говорит Михаил, он просто не мог не стать ученым-изобретателем в химии: все обстоятельства сложились так, что избежать этого было невозможно. Впрочем, юноша ничуть не жалеет об этом. "Еще с детства меня интересовало все, что связано с химией, поэтому дома я проводил несложные экcперименты и опыты, например, выращивал кристаллы, — рассказывает Михаил. — Когда же стал старше, то, чтобы углубить свои знания, пошел учиться в профильный лицей". По словам выпускника, на уроках там лицеисты много практиковались. Такая нескучная учеба разжигала в нем желание изобрести что-то свое. Но юноша все никак не решался. "А в старших классах нам объявили, что все без исключения должны будут представить свою научную разработку. Пришлось набраться смелости и применить, наконец, все свои умения на практике", — говорит юный ученый.

ЖИЗНЬ НА БАТАРЕЙКАХ. Идею для будущей разработки долго искать не пришлось. "В повседневной жизни мы постоянно используем бытовые приборы, которые работают на аккумуляторах. Всем бы хотелось, чтобы они "жили" дольше. Поэтому я задался целью улучшить их возможности, — рассказывает Михаил. — Как известно, самые распространенные из аккумуляторов — это литиевые и никелевые. Усовершенствовать я решил последние. Одна из причин — они безопаснее, поэтому и сфера их применения шире. Например, литиевые аккумуляторы, в отличие от никелевых, не используются в электромобилях, потому что при контакте с водой они могут взорваться".

АККУМУЛЯТОР-СИЛАЧ. Как объяснил Михаил, для того чтобы создать задуманный им супераккумулятор, необходимо было улучшить свойства основного химического вещества, из которого его изготавливают, — порошка гидроксида никеля. "Поэтому сначала я от "а" до "я" изучил процесс его получения, который состоит из двух этапов: на первом быстро формируются первичные его частички, а на втором — они превращаются в кристаллы. При этом некоторые из них начинают соединяться между собой, — проводит научный ликбез выпускник. — Затем я предположил, что если каким-то образом замедлить первый этап, то вполне возможно, что характеристики порошка улучшатся". Чтобы проверить правильность своей гипотезы, Михаил во время его получения добавил ацетат натрия (соль уксусной кислоты), который и замедлил нужный этап. К слову, то, что подходит именно он, юный ученый определил, проанализировав его химические возможности.

"После того, как я изучил состав нового порошка, то понял, что не ошибся в своем предположении, — рассказывает Михаил. — Ведь за счет замедления частички гидроксида никеля начали формироваться медленнее, благодаря чему кристаллы, которые в итоге образовались, стали мельче, а также увеличилось их количество. Получается, что на электрод (он проводит ток в аккумуляторе) теперь можно поместить больше кристаллов гидроксида никеля, на которые, соответственно, может "осесть" больше заряженных частичек. Таким образом энергоемкость аккумулятора увеличивается, и разряжается он медленнее". По подсчетам юного ученого, аккумулятор на основе нового порошка мощнее обычного на 30—40%. Эту разработку оценили и в Украине, и за рубежом: Михаил занял 2-е место на всеукраинском конкурсе "Intel-Эко", а также 1-е специальное место на Балтийском инженерно-научном конкурсе в России и 3-е — на международной изобретательской олимпиаде I-SWEEEP в США.

КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА

Александр Андрийко, доктор хим. наук, профессор, завкафедрой общей и неорганической химии НТУУ "КПИ":

"Работа Михаила произвела на меня хорошее впечатление. Во-первых, мне пришлась по душе выбранная им тема, а именно — совершенствование возможностей никелевых аккумуляторов. Понравилась она мне своей практичностью. Ведь разработка юного ученого действительно способна улучшить человеческий быт, увеличив продолжительность жизни аккумуляторов. Во-вторых, оригинальна и сама идея, которая мне нигде не встречалась, — замедлить процесс формирования первичных частичек при изготовлении порошка гидроксида никеля, чтобы за счет этого увеличить энергоемкость. То, что юному ученому удалось придумать это, свидетельствует о глубоком знании химических процессов и свойств различных веществ.

Считаю, что в будущем, перед тем как изготовленный порошок использовать для изготовления аккумуляторов, Михаилу следует дальше развить свою работу. Так, интересно было бы изготовить серию различных образцов порошка, полученных при разном содержании ацетата натрия, к примеру, не при 25% (именно столько добавил Михаил), а при 30% и 50%. Также можно изменить условия синтеза, то есть изготовления порошка, например, температуру, или попробовать добавить вместо ацетата натрия другое вещество. Такие дополнительные исследования позволили бы юному ученому установить оптимальные условия для получения порошка подходящей дисперсности (то есть с определенным размером кристаллов) и с улучшенными электрохимическими свойствами".