Том 335 № 6 (2024)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/6/4355

Углеродные матрицы, допированные Sr, для использования в качестве электродов в радиоизотопных источниках электрической энергии

Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания новых безопасных источников энергии, способных удовлетворить нужды производства и медицины там, где применение традиционных источников энергии невозможно или нерентабельно. К числу таких источников могут быть отнесены радиоизотопные источники питания, в которых выработка энергии обеспечивается за счет естественного распада радионуклидов. Важнейшими составляющими источников тока типа суперконденсаторов являются электродные материалы, характеристики которых определяют электрофизические показатели радиоизотопных источников. В данной работе предложен способ синтеза углеродной матрицы, допированной Sr, для использования в качестве электродов радиоизотопных источников питания. Цель: разработка, освоение и оптимизация метода синтеза электродов радиоизотопных источников питания на основе углеродных материалов, допированных радиоизотопом Sr-90. Объекты: углеродный материал, допированный имитатором радиоизотопа Sr-90 (Sr стабильный). Углеродные матрицы получены карбонизацией резорцин-формальдегидной смолы, допированной солью стабильного стронция. Методы: сканирующая электронная микроскопия, низкотемпературная адсорбция-десорбция азота, циклическая вольтамперометрия, гальваностатический заряд-разряд, импедансная микроскопия. Результаты. Проведен синтез углеродной матрицы, допированной стабильным изотопом стронция, методом полукарбонизации с последующей физической активацией углекислым газом. Исследованы структура, пористость и электрохимические характеристики материала. Установлено, что физическая активация положительно сказывается на развитии удельной площади поверхности и мезопористости образцов синтезированной матрицы, вследствие чего улучшаются ее электрохимические характеристики. Метод физической активации предложен в качестве наиболее предпочтительного для синтеза углеродной матрицы, допированной изотопами стронция, для применения в качестве электродов радиоизотопных источников питания.

Ключевые слова:

радиоизотопный источник, углеродная матрица, резорцин-формальдегидная смола, изотоп стронция, физическая активация, площадь поверхности, мезопористость, электрическая емкость

Авторы:

Анна Александровна Аскарова

Виктор Николаевич Николкин

Денис Сергеевич Бутаков

Леонид Прокопьевич Синельников

Владимир Николаевич Рычков

Скачать pdf