O Nouă Idee în Tehnologia Bateriilor Exploatează Chimia Neobișnuită a Sulfurului pentru Performanțe Impresionante

Deși sulfurul este adesea menționat în cercetările privind bateriile, utilizarea sa ca material de stocare a fost problematică, ducând la degradarea rapidă a bateriilor de litiu-sulfur. Totuși, o echipă de cercetători din China a transformat complexitatea chimiei sulfurului într-un avantaj, folosindu-l ca principal donator de electroni într-o baterie de sodiu-sulfur care include și clor în compoziția sa chimică. Rezultatele obținute în laborator arată o densitate energetică impresionantă folosind materiale extrem de ieftine.

Sulfurul, situat imediat sub oxigen în tabelul periodic, participă la reacții chimice diverse. Similar cu oxigenul, sulfurul poate forma legături covalente în chimia biologică, fiind prezent și în aminoacizii esențiali. De asemenea, poate accepta electroni de la metale, dar și ceda electroni, formând compuși chimici cu elemente precum clorul și oxigenul.

Noul studiu se concentrează pe această capacitate a sulfurului de a ceda electroni. În condiții ideale, un complex de opt atomi de sulf poate ceda până la 32 de electroni. Cercetătorii au creat un sistem cu un catod de sulf pur și un anod dintr-o simplă bandă de aluminiu care funcționează ca un colector de curent. Electrolitii testați conțineau o concentrație mare de aluminiu, sodiu și clor, stabilizând folia de aluminiu la anod și participând la reacțiile care alimentează bateria.

La descărcarea bateriei, sulfurul de la catod își pierde electronii, formând tetraclore de sulf (SCl4), preluând clorura din electrolit. Electronii migrează către anod, combinându-se cu sodiul, care se depune pe aluminiu sub formă de metal. Acest proces nu ar fi posibil cu un electrolit acvatic, dat fiind că sodiul reacționează intens cu apa.

Pentru a realiza o baterie funcțională, cercetătorii au separat cele două electrozi utilizând un material din fibră de sticlă. De asemenea, au adăugat un material carbonic poros la catod pentru a preveni difuzia de tetraclore de sulf în electrolit. Diverse tehnici de verificare au confirmat depunerea de sodiu pe aluminiu și reacția la catod prin intermediarii de diclorură de sulf, demonstrând că diclorura de sodiu este o sursă slabă de ioni de sodiu.

Această descoperire deschide noi perspective pentru dezvoltarea bateriilor eficiente și ieftine, cu potențial de aplicare în diverse domenii tehnologice.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România