Anonim

Polymer na bázi síry otevírá dveře nové třídě baterie

Věda

James Holloway

19. dubna 2013

2 obrázky

Petriho miska polymeru na bázi síry vedle (velmi malého) zásoby síry v prášku (foto: laboratoř Jared Griebel / Pyun, oddělení chemie a biochemie na univerzitě v Arizoně)

Zda je síra vedlejším produktem nebo odpadním produktem rafinace ropy a spalování uhlí závisí na tom, jak ho rozřezáváte. Samozřejmě, hodně z této síry může být použito produkovat kyselinu sírovou, hnojivo a jiné chemikálie, ale některé se nechávají hromadit na sklady, které jsou drahé udržovat (kvůli nutnosti neutralizovat kyselé odtok). Vědci z univerzity v Arizoně si více myslí, že síra může být jednou využita díky novému chemickému procesu, který využívá síru k tvorbě polymerů. Nový materiál by mohl vést k nové generaci lehčích a účinnějších lithium-sírových baterií, tvrdí výzkumní pracovníci.

Spoluautor Jared Griebel vypočítá, že každý 19 galonů vyrobeného benzinu opouští půl libry (230 gramů) síry jako odpadní produkt. Ze 60 milionů tun síry vyrobené v roce, 7 milionů tun převyšuje požadavky.

Zásoby síry v zařízení pro zpracování syncrudu v Albertě v Kanadě (Foto: David Dodge / Institut Pembina)

S vědomím, že veškerá síra seděla bezvládně, vedoucí výzkumník, chemik Jeffrey Pyun, si dal problém zkoumat, jak může být "odpad z dopravy" (jak to nazývá odpadní síra) použit k vytvoření nového druhu lithia -sulfur (Li-S) baterie. Novým přístupem bylo použití kapalné síry k výrobě tvarovatelného polymeru, jehož použití není obvykle vhodné vzhledem k jeho neochotě vytvářet polymerní řetězce.

Vědci identifikovali více než 20 chemikálií, které pravděpodobně polymerizují síru, a zkoušejí je jeden po druhém a rozpouštějí je v kapalné síře. První z nich, které se pokoušeli, byly divinické styrenové komonomery, které se staly nejlepšími z losu. Pouze relativně malé množství této chemické přísady je třeba použít, což vede k tomu, že vědci nazývají svou inverzní vulkanizaci procesu (protože vulkanizace zahrnuje přidání malého množství síry k gumě pro trvanlivost). Tiskovou litografii byla použita k vytvoření filmů z materiálu.

Výzkumníci uvádějí, že polymer síry vykazuje po 100 cyklech nabíjení "srovnatelné elektrochemické vlastnosti s elementární sírou" s specifickou kapacitou 823 mAh / g, ale s dalšími výhodami, které jsou snadno rozpustné a tavitelné (na rozdíl od elementární síry). Zaznamenaná specifická kapacita je považována za nejvyšší pro polymerní materiál.

Ačkoli to není okamžitá stříbrná kulka při zvyšování výkonu Li-S baterií, doufá, že vývoj by mohl vést k nové třídě bateriových aplikací v budoucnu. Vědci naznačují, že nový materiál by se mohl také optickému použití aplikovat.

Týmový výzkum byl publikován 14. dubna v Nature Chemistry .

Zdroj: Arizona univerzita

Zásoby síry v zařízení pro zpracování syncrudu v Albertě v Kanadě (Foto: David Dodge / Institut Pembina)

Petriho miska polymeru na bázi síry vedle (velmi malého) zásoby síry v prášku (foto: laboratoř Jared Griebel / Pyun, oddělení chemie a biochemie na univerzitě v Arizoně)

Doporučená Redakce Choice