You are here

Кафедра физической химии - 105 лет на острие прогресса


1903. Сторінки альбому: професори хімічного відділення

105 лет назад была создана кафедра физической химии КПИ. Как наука и университетская дисциплина физическая химия тогда только зародилась, и кафедра была первой в Российской Империи. Не только название, но и тематика кафедры казалась тогда необычной.

Основатель кафедры профессор В.Ф. Тимофеев начал развивать новое направление - физико-химию неводных растворов, в которых вместо привычной для химиков того времени воды в качестве растворителя выступали различные органические жидкости. В 1904 году В.Ф.Тимофеев опубликовал работу «О теплоте образования неводных растворов», в которой экспериментально подтвердил наличие химического взаимодействия между компонентами при образовании растворов и опроверг распространенные в то время взгляды на растворитель как индифферентную среду.

С 1909 по 1941 гг. кафедру физической химии возглавлял известный академик В.А. Плотников. Его докторская диссертация, защищенная в 1909 г., называлась «Исследования по электрохимии неводных растворов». Уже в своих первых работах Плотников на большом экспериментальном материале доказал электропроводность многих неводных растворов и установил влияние растворителя на электродные потенциалы и электрохимический ряд напряжений. Многие работы Плотникова и сотрудников были посвящены процессам выделения металлов при электролизе расплавов и неводных растворов. Исследования по электроосаждению металлов с неводных растворов и комплексных электролитов продолжались и в работах профессора А.К. Кудри, возглавлявшего кафедру с 1944 г. по 1975 г.

С 1975 по 1999 гг. кафедрой заведовал профессор Ю.Я. Фиалков. С его именем связаны создание и развитие двух оригинальных научных направлений: количественного физико-химического анализа и термодинамики равновесных и транспортных процессов в неводных растворах. Продолжая научные традиции кафедры, Ю.Я. Фиалков в своих исследованиях особое внимание уделял неводным растворам электролитов, в частности таким, что нашли применение в химических источниках тока - литиевых элементах и литий-ионных аккумуляторах, которые в последние годы приобрели чрезвычайно широкое применение в технике и быту.

Сегодня кафедру физической химии возглавляет проф. Ю.А.Малетин. Под его руководством на кафедре в лаборатории молекулярных накопителей энергии проводятся разработки суперконденсаторов, в которых опять же применяются неводные электролиты. Удельная энергия суперконденсаторов на три порядка выше, чем обычных конденсаторов, хотя и ниже, чем в современных аккумуляторах. Но удельная мощность суперконденсаторов на порядок выше, чем аккумуляторов. К тому же КПД составляет примерно 95%. И количество циклов заряд / разряд в суперконденсаторах исчисляется сотнями тысяч.

Рассказывает профессор Ю.А. Малетин:

"В последнее время стремительно растет сфера применения суперконденсаторов, которые во многих устройствах приходят на смену, а в большинстве случаев - на помощь традиционным аккумуляторам.

Японская компания NEC поместила небольшие суперконденсаторы параллельно с Li-ионными аккумуляторами в цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны и ноутбуки. Суперконденсаторы обеспечивают работу во время пиковых нагрузок, благодаря чему срок службы аккумуляторов вырос на 50-80%.

Немецкая компания AEG использует суперконденсаторы для сглаживания пиковых нагрузок на аккумуляторах в переносных электродрелях и в другой бытовой электротехнике. Если раньше, встретив более твердый участок, сверло заклинивало, поскольку аккумулятор не справлялся с повышенной нагрузкой, то теперь повышенные нагрузки берет на себя суперконденсатор и сверло идет, как в масло.

Начало XXI века ознаменовалось появлением первого коммерческого электромобиля Honda FСХ, электродвигатель которого питает батарея топливных элементов. Батареи хватает надолго, а "заправка" сводится к замене небольшого баллона с водородом. Но мощность батареи недостаточна, чтобы обеспечить быстрый старт. Стартовый рывок двигателя обеспечивает батарея суперконденсаторов. Неудивительно, что разработкой суперконденсаторов занимаются многие ведущие автомобильные компаний - General Motors, Daimler-Chrysler, Toyota, Opel и др.

Курская компания "ЭЛИТ" выпускает суперконденсаторы для автомобильной аудиосистемы. Красивое мощное звучание низких частот с обертонами автомобильный аккумулятор "не вытягивает", а для суперконденсатора нет проблем. Кстати, те же куряне недавно заключили договор с Харьковским заводом им. Малышева на поставку суперконденсаторов для запуска дизельных двигателей. Конечно, от Харькова в Курск недалеко, но все-таки жаль, что до сих пор не нашлось желающих организовать выпуск суперконденсаторов в Украине, тем более, что суперконденсаторы КПИ превосходят по своим характеристикам не только курские, но и японские, и американские, и немецкие .. .

Наша лаборатория по заказу одной фирмы разработала батарею суперконденсаторов для портативного сварочного аппарата, который может применяться, в частности, во время авторемонтных работ.

В НТУУ "КПИ" много разработчиков техники, которая тоже может испытывать необходимость сглаживания кратковременных пиковых нагрузок. Наша лаборатория может разрабатывать суперконденсаторы под любые потребности - от 0,1 Ф до 10000 Ф.

В последнее время произошли события, которые дают нам основание для оптимизма. Началось с того, что наши проекты выиграли сначала конкурс Президента Украины для молодых ученых, а затем Всеукраинский конкурс высоких технологий, что проводили американские венчурные (инвестиционные) компании через созданную ими в Украине компанию "Техинвест". По результатам этого конкурса работа была представлена на специальной конференции в знаменитой Силиконовой Долине в Калифорнии, где получила высокую оценку. Ведем переговоры с "Техинвест" об инвестировании и развитии работ по суперконденсаторам через созданный недавно в КПИ Технополис. Надеемся, что оригинальные суперконденсаторы КПИ на базе неводных электролитов позволят сделать новый прорыв в технике ".

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

x

Електронний кампус

Інформаційні ресурси

Викладачі КПІ

GitHub репозиторій