OTPORNIK.info
Elektronika oko nas
Ads

Elektricitet iz sumpora


Litijum-sumpor akumulatori, koji potencijalno mogu skladištiti nekoliko puta više energije od litijum-jonskih, istorijski su bili veoma skupi, nesigurni, i nemogući da se komercijalizuju. Ali oni danas imaju novi izgled, zahvaljujući nedavnim napretkom. Poboljšanja u dizajnu tih akumulatora su predvođena hemijskim gigantom BASF iz Nemačke, zajedno sa Sion Pauer (Sion Power) kompanijom iz Tuksona (Tucson) iz Arizone, koji su već razvili prototip litijum-sumpor akumulatorske ćelije.

“U poređenju sa postojećim tehnologijama korišćenim u električnim vozilima, plan je da se poveća radijus kretanja najmanje 5 do 10 puta,” za istu veličinu akumulatora, kaže Tomas Veber (Thomas Weber), glavni izvršni direktor filijale BASFa nazvane BASF napredna poslovanja. Drugi eksperti kažu da je mnogo razumnije očekivati trostruko poboljšanje, ali da bi i to bio impresivan skok u performansama. Veber tvrdi da će BASFova stručnost u materijalima pomoći Sion Paueru da dodatno poboljša svoju tehnologiju i ubrza vreme do pojavljivanja na tržištu.

lithium-sulphur battery sion basf

Litijum-sumpor akumulatori imaju jednu elektrodu napravljenu od litijuma a drugu od sumpora koja je obično u paru sa ugljenikom. Kao i sa litijum-jonskim akumulatorima, punjenje i pražnjenje uključuje pomeranje litijumskih jona između elektroda. Ali teoretski kapacitet litijum-sumpor akumulatora je veći od litijum-jonskih iz razloga kako se joni asimiliraju na elektrodama. Na primer, na sumpornoj elektrodi, svaki atom sumpora može primiti dva litijumska jona. Tipično, u litijum-jon akumulatorima, svaki atom domaćin može primiti samo 0.5 do 0.7 litijumskih jona, kaže Linda Nazar, profesor hemije na Univerzitetu u Vaterlou (Waterloo).

Izrada materijala koji mogu iskoristiti prednost ovog većeg teorijskog kapaciteta je izazov. Jedan veliki problem je to što je sumpor izolacioni materijal, što čini poteškoće elektronima i jonima da ulaze i izlaze. Tako da dok svaki atom teorijski može prihvatiti dva litijumska jona, u stvari često samo atomi na površini prihvataju jone.

Još jedan problem je to što se sumpor vezuje za litijumske jone, eventualno formirajući dilitijum sulfid, formira niz poluprodukata zvanih polisulfidi. To se rastvara u tečnom elektrolitu akumulatora i eventualno se smešta u drugim oblastima akumulatora, gde može blokirati proces punjenja i pražnjenja. Zbog ovoga, akumulator može prestati raditi posle samo nekoliko ciklusa.

Šta više, litijum metalna elektroda predstavlja potencijalne bezbednosne probleme. Na primer, tokom korišćenja, litijumska elektroda se može razgranati u račvoliku strukturu koja povećava impedansu ćelije, što uzrokuje grejanje. Na kraju ove strukture mogu izazvati kratak spoj. Ako se akumulator dovoljno zagreje, metal se može istopiti. Ako istopljeni litijum iscuri iz ćelije i dođe u kontakt sa vodom, može se zapaliti. Elektrolit je takođe zapaljiv.

Jedan od načina da se poveća provodnost je kombinovanje sumpora sa ugljenikom. Nazarova je otišla korak dalje i koristila je ugljenične nanocevi. Ove nanocevi rešavaju i problem polisulfida, koji mogu prerano uništiti ćeliju.

Neka pitanja će verovatno ostati. Jedan od problema je cena – litijum  metal je najskuplji oblik litijuma. Takođe, još se ne zna koliko će ciklusa akumulatori moći podneti i kako će reagovati na bezbednosne testove. Ipak, Nazarova tvrdi da će tehnologija naći svoj put.

Komentari su onemogućeni.