Об’єкт дослідження – процес формування пористої структури вуглецевих електродних матеріалів для систем накопичення зарядів. Мета дисертаційного дослідження полягає у встановленні взаємозв’язків між структурою, морфологією та методами отримання нанопористих вуглецевих матеріалів і їх електрохімічними властивостями для оптимізації систем накопичення заряду. Опис методології/методики дослідження: Для досягнення мети поставлених задач використовувалися взаємодоповнювальні методи, а саме: адсорбційна порометрія, скануюча електронна мікроскопія, комбінаційне розсіювання світла, Х-променевий флуоресцентний аналіз, малокутове Х-променеве розсіювання, імпедансна спектроскопія, циклічна вольтамперометрія, хронопотенціометрія, методи візуалізації та математичного моделювання експериментальних даних. Спеціальні інструменти та апаратура: сорбометр Quantachrome Nova 2200e, Х-променеві дифрактометри Shimadzu XRD-7000, імпедансний спектрометр Autolab PGSTAT 12/FRA-2, ультразвуковий диспергатор УЗДН-А. Програмне забезпечення, яке використовувалось під час опрацювання отриманих даних або для проведення дослідження: Quantachrome NovaWin 11.0., Match, FullProf, 12/FRA-2, MS Excel 2016, OriginPro 8.5. Теоретичні і практичні результати: результати можуть бути використані при створенні електродів нового покоління для електрохімічних конденсаторів із підвищеною питомою ємністю та стабільністю. Запропоновані підходи до регулювання пористої структури і морфології вуглецевих матеріалів забезпечують можливість оптимізації їхньої текстури під конкретні задачі енергетики, сорбційних і каталізаторних технологій. Отримані закономірності формування мікро- та мезопор є основою для розробки високоефективних ієрархічних наноструктурованих матеріалів для систем зберігання та перетворення енергії. Новизна: комплексно досліджено еволюцію мікро- та мезопористої структури активованих вуглецевих матеріалів з сировини рослинного походження у залежності від температури та тривалості термічної активації; встановлено взаємозв’язок між фрактальною розмірністю поверхні та пористою текстурою матеріалів, що визначає їхні адсорбційні та електрохімічні властивості; визначено, що регулювання температури й тривалості активації дозволяє керовано змінювати співвідношення мікро- та мезопор, формуючи ієрархічну структуру з високою питомою площею поверхні; виявлено вплив типу струмопровідної добавки на питомі ємнісні характеристики матеріалу та мінімізацію внутрішнього опору; обґрунтовано взаємозв’язок між часом, температурним режимом термічної активації та питомими енергетичними характеристиками отриманими нанопористими вуглецевими матеріалами. Ефективність впровадження: отримані матеріали мають перспективу використання у пристроях генерації та накопичення електричної енергії. Галузь використання: енергетика, електроніка, матеріалознавство.
