#НКП_СМИ #Технологии #Батарея
Международная команда исследователей, возглавляемая Шэнлонь Жао из Сиднея, сообщает о разработке натрий-серных батарей с удельной ёмкостью втрое выше, чем у литий-ионных аккумуляторов.
Технология натрий-серных батарей, в которой происходит переход между сульфидом натрия и смесью жидкого элементарного натрия и жидкой элементарной серы, известна более 50 лет, но была оценена как неконкурентоспособная. Сказывались и ограниченность ресурса, и вероятность воспламенения натрия в случае потери герметичности корпуса в высокотемпературных батареях. В батареях, работающих при низкой температуре, скорость заряда лимитировалась вязкостью серы, а также её низким содержанием в прикатодном пространстве.
Новизна предлагаемого исследователями решения заключается в применении новых технологий для получения электродов, позволяющих добиться высокой обратимости процессов заряда-разряда натрий-серных батарей. Ключевым моментом технологии является допирование графена атомами серы и молибдена, которое позволяет увеличить долю серы в катодном пространстве с 60 до 80% и за счёт этого обеспечить лучший контакт между серой и катодом, способствуя большим значениям плотности тока заряда-разряда. Снижение энергоёмкости через 1000 циклов заряда-разряда составило 40%, что для больших батарей означает срок службы в несколько лет, и сравнимо с рядом литий-ионных аккумуляторов.
Для Австралии эта технология очень актуальна, поскольку там активно развивается и солнечная, и ветряная энергетика. А слабым местом возобновляемой энергетики является потребность в большом количестве аккумуляторов на случай пасмурной или безветренной погоды. Литиевые батареи очень дороги, и лития на земле пока не хватает для решения проблем аккумуляции энергии.
Сразу можно сказать - а как там с молибденом? Он же тоже редок?
Кларк молибдена в земной коре составляет 1,1·10–4%, или 1,1 частей на миллион.
Лития в земной коре больше в 32 раза. Но здесь важно то, что молибден в данной технологии используется как допант, "намазанный" на катодную поверхность как монослой сульфида молибдена. Это не то же, что элемент, обеспечивающий энергоемкость, допанта потребуется в сотни раз меньше.
Одно время молибден был в каждой лампочке - в обычных лампах накаливания он до сих пор используется как материал держателей для вольфрамовой нити накаливания.
Успешная реализация данной технологии позволит, во-первых, действительно сократить потребление ископаемого топлива, дав возможность активнее применять электростанции, работающие от солнца и ветра. Во-вторых, она снизит экономическую важность лития, который скоро может стать материалом, за который пойдут войны - "новой нефтью". В-третьих, это всё изменит баланс энерговооружённости стран. Такие страны, как Алжир или Саудовская Аравия, смогут стать энергетическими державами уже не потому, что они обладают запасами нефти и газа, а потому, что они обладают запасами солнечной энергии. И в этом отношении к ним могут примкнуть все страны Магриба и Залива вне зависимости от наличия месторождений - в частности, достаточно бедные Оман, Иордания и Йемен.
Ветряные державы также могут возникнуть. Это прежде всего страны с протяжённой береговой линией - Норвегия, Чили, Новая Зеландия. Демпфирование пиков и ям графика генерации с помощью аккумуляторов позволит им увеличить мощности морских ветряных электростанций в несколько раз и достичь устойчивого душевого энергопотребления, сравнимого с текущим энергопотреблением США, России или Саудовской Аравии.
Источники:
https://scitechdaily.com/300-more-capacity-new-batter..
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.2022..