«Золото дураков» - пирит, как материал для аккумуляторов нового типа.

Кристалл пирита

В стремительном развитии альтернативной энергетики, можно выделить два основных вопроса, ответы на которые дадут людям чистую и дешевую энергию: как повысить эффективность энергоустановок (солнечные панели, ветрогенераторы, гидротурбины и т.п.), и как недорого хранить сгенерированную энергию. Решением этих вопросов занимаются ведущие научные центры по всему миру и, надо сказать, результаты их работы обнадеживают – КПД генераторов растет, производство становится все дешевле и чище, разрабатываются экспериментальные способы добычи энергии из разных источников. При этом, сохранение энергии становится все важнее, ведь аккумулятор – самый дорогой из компонентов любой энергосистемы.

Высокая стоимость аккумуляторов, связана с сырьем, из которого они изготавливаются. Самый востребованный на сегодняшний день материал – литий. Количество лития в земной коре не так уж велико. При этом, спрос на него растет с каждым днем, и, как следствие, - постепенно растет его стоимость. Именно поэтому очень важно найти альтернативу литиевым аккумуляторам.

Мы уже писали о различных веществах, используемых в прототипах новых аккумуляторов, способных улучшить характеристики батарей в несколько раз. Порой, природа этих веществ просто поражает. В новом аккумуляторе, разработанном в швейцарской лаборатории EMPA и ETH Zurich, катод выполнен из нанокристаллов сульфида железа, называемого также пирит или «золото дураков», анод сделан из магния, а в качестве электролита используется раствор натрия.

Все эти ингредиенты являются относительно недорогими в добыче и производстве. Нанокристаллы пирита, например, получают путем смешивания измельченной серы и сухого металлического железа, а килограмм магния стоит дешевле килограмма лития в 15 раз. Более того, все основные компоненты (магний, натрий, сера и железо) являются чуть ли не самыми распространенными веществами в земной коре.

Удешевить еще больше новый аккумулятор удалось путем замены медной фольги (обычно используется в литий ионных аккумуляторах) алюминиевой, которая значительно дешевле, но при этом прекрасно накапливает и проводит энергию. Когда аккумулятор разряжен, ионы натрия перемещаются в электролит у катода, где накапливаются. Когда батарея снова заряжена, пиритовый катод высвобождает ионы натрия обратно в электролит.

Нанокристаллы пирита

Первые испытания прототипа аккумулятора уже показали положительные результаты – 40 циклов зарядки/разрядки без ухудшения производительности. Несмотря на более низкую плотность заряда на единицу объема нового аккумулятора, по сравнению с литиевым, - ученые видят хорошие перспективы для новой разработки, ведь невысокая стоимость производства и наличие огромных запасов сырья – очень важные факторы. Кроме того, ученые уверены, что показатели емкости и напряжения новых аккумуляторов могут повыситься, если поработать над рецептом электролита. Мы желаем швейцарским ученым, да и вообще всем исследователям в этой области – большого вдохновения и успехов.