Новый натрий-серный аккумулятор (RT-Na/S), созданный в Сиднейском университете, экологичнее литиевого, намного дешевле в производстве и имеет высокую емкость при комнатной температуре. Успех этой технологии может значительно снизить стоимость перехода к безуглеродной экономике.
Дальнейшее успешное развитие возобновляемой энергетики немыслимо без сопутствующего развития технологий накопления энергии. Большинство аккумуляторов производится с применением редкоземельных металлов: кобальта, никеля, лития. Президент Европейской комиссии Урсула фон дер Ляйен ранее говорила, что «литий и редкоземельные элементы скоро станут более важными, чем нефть и газ». В частности подсчитано, что для достижения климатических целей ЕС к 2030 году потребуется в 18 раз больше лития, чем в настоящее время, и почти в 60 раз больше к 2050 году. При этом цена на литий за 2021-2022 гг. выросла почти в 8 раз. Кроме того, технология извлечения лития может привести к ряду экологических проблем: нехватке воды, утрате биоразнообразия, нарушению функций экосистем и деградации почвы. Именно поэтому эффективный и недорогой аккумулятор RT-Na/S может стать важной альтернативой стандартным батареям и настоящим прорывом в области хранения возобновляемой энергии.
Натрий-серные аккумуляторы – не новая концепция, разработки в этой области ведутся уже более полувека. Это одна из наиболее многообещающих систем с низкой стоимостью и высокой теоретической емкостью как натрия, так и серы. Но широкое применение таких батарей до сих пор ограничено низкой энергоемкостью и коротким жизненным циклом при комнатной температуре. Исследовательская группа из Сиднейского университета под руководством доктора Шэньлун Чжао обнаружила, что использование углеродных электродов определенного типа способно улучшить реакционную способность серы (ключевого элемента, определяющего емкость накопителя) и кинетику протекающих химических реакций. Новый тип катода из легированного графена с рекордно высоким массовым содержанием серы – 80,9% – позволил значительно улучшить технические характеристики батареи. По заявлению исследователей емкость их натриевого аккумулятора в 4 раза превосходит литиевый аналог. При испытаниях в течение 1000 циклов скорость снижения емкости составила 0,05% за цикл. Все это свидетельствует о том, что новое решение позволило преодолеть слабые места аккумулятора RT-Na/S. Немаловажным достоинством технологии австралийских ученых является доступность всех компонентов на местном или региональным уровне, так как сера и натрий - весьма распространенные в природе вещества. Необходимый натрий можно, к примеру, получить из морской воды. Поскольку морская соль повсюду, натрий-серная батарея может легко стать масштабируемой альтернативой ионно-литиевым батареям.
«Решения для хранения, которые производятся с использованием распространенных ресурсов, таких как добываемый из морской воды натрий, обладают потенциалом для обеспечения энергетической безопасности в более широком смысле и позволяют большему числу стран присоединиться к переходу по декарбонизации», - комментирует доктор Чжао.
В дальнейшем группа ученых планирует улучшить и и коммерциализировать свою разработку. «Это значительный прорыв в развитии возобновляемых источников энергии, который, хотя и снижает затраты в долгосрочной перспективе, имеет несколько финансовых барьеров для входа», – комментируют ситуацию разработчики.
