Китайские ученые создали натрий-серный аккумулятор с участием хлора, где сера выступает в роли основного донора электронов. В отличие от кислорода, с которым её часто сравнивают из-за положения в периодической таблице, сера обладает уникальным свойством не только принимать, но и отдавать электроны, образуя соединения с такими элементами, как хлор. Исследователей заинтересовала именно эта возможность. Чистая сера образует восьмиатомный комплекс, который в подходящих условиях способен отдать до 32 электронов. Задача заключалась в том, чтобы создать эти условия в рабочем элементе.
В опытной батарее в качестве электролита использовались концентрированные растворы, богатые ионами алюминия, натрия и хлора. Алюминий помогал стабилизировать анод, а натрий и хлор были ключевыми участниками электрохимических реакций. При разряде сера на катоде, теряя электроны, соединялась с хлоридом из электролита, образуя тетрахлорид серы (SCl₄). Одновременно на аноде электроны восстанавливали ионы натрия, которые осаждались на алюминии в виде металлического слоя. Важно, что электролит не был водным, поскольку натрий бурно реагирует с водой.
Полученная батарея показала хорошую циклическую стабильность, выдержав 1400 циклов заряд-разряд без существенной потери ёмкости. При высоких скоростях заряда деградация ускорялась, однако элемент отлично удерживал заряд, сохранив более 95% ёмкости после 400 дней простоя. Что касается плотности энергии, расчёты, учитывающие массу обоих электродов, указывают на потенциал более 2000 ватт-часов на килограмм. Ключевым преимуществом является крайне низкая расчётная стоимость сырья — около 5 долларов за киловатт-час, что примерно в десять раз дешевле современных натриевых аккумуляторов.
А вы знаете, что ядерная батарея рассчитана на 50 лет штатной работы?