Reedel, 6. novembril kaitses Reynald Ponté Eesti Maaülikoolis oma doktoritöö „MnO₂ nanoosakeste kasutamine suure jõudlusega anoodimaterjalina superkondensaatorites“, milles ta uuris, kuidas mangaanoksiidi struktuuri muutmise abil parandada energiasalvestite jõudlust ja vastupidavust.
Doktoritööd juhendasid professor Lisandra Marina da Rocha Meneses, doktor Durga Parajuli (Jaapani Riiklik Kõrgtehnoloogilise Tööstusteaduse ja Tehnoloogia Instituut, AIST) ja doktor Larysa Khomenkova (Kiievi Mogila Akadeemia Rahvuslik Ülikool, Ukraina). Oponendid olid doktor Kremena Makasheva (CNRS, Prantsusmaa) ja doktor Tanel Käämbre Tartu Ülikoolist.
Taastuvenergia laialdasem kasutamine suurendab vajadust tõhusate, taskukohaste ja keskkonnasõbralike energiasalvestuslahenduste järele. Akudes ja superkondensaatorites kasutatakse sageli kalleid või piiratud kättesaadavusega materjale. Mangaanoksiid (MnO₂) on paljulubav alternatiiv, sest seda leidub rohkesti looduses, see on odav ja vähetoksiline. Selle kasutamist piiravad aga halb elektrijuhtivus ja seni tagasihoidlik energiasalvestusvõime.
Mangaanoksiidi struktuur mõjutab energiasalvestuse tõhusust
Reynald Ponté uuris oma doktoritöös, kas mangaanoksiidi energiasalvestusvõimet saab parandada ilma täiendavaid materjale lisamata, muutes selle valmistamistingimusi ja sisemist struktuuri. Selleks valmistas ta kaks erineva ehitusega mangaanoksiidi vormi ning analüüsis nende omadusi enne ja pärast kuumtöötlemist.
Uuring näitas, et mangaanoksiidi sisemine struktuur mõjutab oluliselt nii salvestatava energia hulka kui ka materjali vastupidavust. Laiemate sisemiste kanalitega α-MnO₂ saavutas suurima mahtuvuse, sest ioonid said selle struktuuris kergemini liikuda. Samas põhjustas korduv laadimine ja tühjendamine struktuurimuutusi, mis vähendasid materjali stabiilsust.
Vastupidavamad materjalid aitavad arendada kestlikumaid energiasalvesteid
Kompaktsema struktuuriga ε-MnO₂ salvestas küll veidi vähem energiat, kuid osutus märksa vastupidavamaks, säilitades pärast arvukaid laadimis- ja tühjendamistsükleid üle 90% oma esialgsest jõudlusest.
Doktoritöö tulemused näitavad, et mangaanoksiidi struktuuri täpne kujundamine võimaldab parandada energiasalvestite omadusi ilma kallite lisamaterjalideta. Uurimus aitab kaasa lihtsamate, tõhusamate ja kestlikumate superkondensaatorite arendamisele, mis võivad tulevikus toetada taastuvenergia laialdasemat kasutuselevõttu.
Doktoritööga saab tutvuda Eesti Maaülikooli digitaalarhiivis EMÜ DSpacelink opens in new page.
Toimetaja
teaduskommunikatsiooni spetsialist
Rektori vastutusala
Turundus- ja kommunikatsiooniosakond
53585680
53585680