105 років тому було створено кафедру фізичної хімії КПІ. Як наука й університетська дисципліна фізична хімія тоді тільки зародилася, і кафедра була першою в Російській Імперії. Не тільки назва, але й тематика кафедри здавалася тоді незвичайною.

Засновник кафедри професор В.Ф. Тимофєєв почав розвивати новий напрямок – фізико-хімію неводних розчинів, у яких замість звичної для хіміків того часу води як розчинник виступали різні органічні рідини. У 1904 році В.Ф.Тимофєєв опублікував роботу «Про теплоту утворення неводних розчинів», у якій експериментально підтвердив наявність хімічної взаємодії між компонентами при утворенні розчинів і спростував розповсюджені в той час погляди на розчинник як індиферентне середовище.

З 1909 по 1941 рр. кафедру фізичної хімії очолював відомий академік В.А. Плотніков. Його докторська дисертація, захищена в 1909 р., називалася «Дослідження з електрохімії неводних розчинів». Вже у своїх перших роботах Плотніков на великому експериментальному матеріалі довів електропровідність багатьох неводних розчинів і встановив вплив розчинника на електродні потенціали й електрохімічний ряд напруг. Багато робіт Плотнікова і співробітників були присвячені процесам виділення металів при електролізі розплавів і неводних розчинів. Дослідження з електроосаждення металів з неводних розчинів і комплексних електролітів продовжувалися й у роботах професора О.К. Кудри, що очолював кафедру з 1944 по 1975 рр.

З 1975 по 1999 рр. кафедрою завідував професор Ю.Я. Фіалков. З його ім’ям зв’язані створення і розвиток двох оригінальних наукових напрямків: кількісного фізико-хімічного аналізу і термодинаміки рівноважних і транспортних процесів у неводних розчинах. Продовжуючи наукові традиції кафедри, Ю.Я. Фіалков у своїх дослідженнях особливу увагу приділяв неводним розчинам електролітів, зокрема таким, що знайшли застосування в хімічних джерелах струму – літієвих елементах і літій-іонних акумуляторах, які в останні роки набули надзвичайно широкого застосування в техніці й побуті.

Сьогодні кафедру фізичної хімії очолює проф. Ю.А.Малєтін. Під його керівництвом на кафедрі у лабораторії молекулярних накопичувачів енергії проводяться розробки суперконденсаторів, у яких знову ж таки застосовуються неводні електроліти. Питома енергія суперконденсаторів на три порядки вище, ніж звичайних конденсаторів, хоча і нижча ніж у сучасних акумуляторів. Але питома потужність суперконденсаторів на порядок вища ніж акумуляторів. До того ж к.к.д. становить приблизно 95%. І кількість циклів заряд/розряд у суперконденсаторів обчислюється сотнями тисяч.

Розповідає професор Ю.А. Малєтін:

“Останнім часом стрімко зростає сфера застосування суперконденсаторів, які в багатьох пристроях приходять на зміну, а в більшості випадків – на допомогу традиційним акумуляторам.

Японська компанія NEC помістила невеликі суперконденсатори паралельно з Lі-іонними акумуляторами в цифрові фотоапарати, стільникові телефони і ноутбуки. Суперконденсатори забезпечують роботу під час пікових навантажень, завдяки чому термін служби акумуляторів зріс на 50-80%.

Німецька компанія AEG використовує суперконденсатори для згладжування пікових навантажень на акумуляторах у переносних електродрилях і в іншій побутовій електротехніці. Якщо раніше, зустрівши більш тверду ділянку, свердло заклинювало, оскільки акумулятор не справлявся з підвищеним навантаженням, то тепер підвищені навантаження бере на себе суперконденсатор і свердло йде, як у масло.

Початок XXI століття ознаменувався появою першого комерційного електромобіля Honda FСХ, електродвигун якого живить батарея паливних елементів. Батареї вистачає надовго, а “заправлення” зводиться до заміни невеликого балона з воднем. Але потужність батареї недостатня, щоб забезпечити швидкий старт. Стартовий ривок двигуна забезпечує батарея суперконденсаторів. Не дивно, що розробкою суперконденсаторів займаються багато провідних автомобільних компаній – General Motors, Daimler-Chrysler, Toyota, Opel та ін.

Курська компанія “ЭЛИТ” випускає суперконденсатори для автомобільної аудіосистеми. Красиве потужне звучання низьких частот з обертонами автомобільний акумулятор “не витягує”, а для суперконденсатора немає проблем. До речі, ті ж куряни недавно уклали договір з Харківським заводом ім. Малишева на постачання суперконденсаторів для запуску дизельних двигунів. Звичайно, від Харкова до Курська недалеко, але все-таки шкода, що дотепер не знайшлося бажаючих організувати випуск суперконденсаторів в Україні, тим більше, що суперконденсатори КПІ перевершують за своїми характеристиками не тільки курські, але й японські, і американські, і німецькі...

Наша лабораторія на замовлення однієї фірми розробила батарею суперконденсаторів для портативного зварювального апарату, який може застосовуватися, зокрема, під час авторемонтних робіт.

В НТУУ “КПІ” багато розробників техніки, яка теж може потребувати згладжування короткочасних пікових навантажень. Наша лабораторія може розробляти суперконденсатори під будь-які потреби – від 0,1 Ф до 10000 Ф.

Останнім часом сталися події, які дають нам підстави для оптимізму. Почалося з того, що наші проекти виграли спочатку конкурс Президента України для молодих учених, а потім Всеукраїнський конкурс високих технологій, що проводили американські венчурні (інвестиційні) компанії через створену ними в Україні компанію “Техінвест”. За результатами цього конкурсу робота була представлена на спеціальній конференції в знаменитій Силіконовій Долині в Каліфорнії, де одержала високу оцінку. Ведемо переговори з “Техінвестом” про інвестування і розвиток робіт із суперконденсаторів через створений недавно в КПІ Технополіс. Сподіваємося, що оригінальні суперконденсатори КПІ на базі неводних електролітів дозволять зробити новий прорив у техніці”.

На фото: Професори: В. Кирпичов, М. Коновалов, С. Реформатський, В. Тимофеєв, О. Нечаєв