Металл-серный проточный аккумулятор

Результат выполнения технологической разработки. Относится к области электрохимической энергетики, в частности к системам накопления энергии, включающим химические источники тока на основе металл-серных аккумуляторов с проточным электролитом. Металл-серный проточный аккумулятор сочетает в себе принципы работы металл-серных аккумуляторов на жидким электролите и проточных редокс батарей. Задачей разработки является создание металл-серного проточного аккумулятора с улучшенными техническими характеристиками плотности энергии и сроком службы. Технический результат состоит в разработке металл-серного (Me-S, где Ме = Li, Na, K, Mg, Ca, Al и Zn) проточного аккумулятора, где заряд энергии, произведенный в электродных ячейках, запасается в перезаряжаемом ионопроводящем неводном электролите, который хранится и подается непрерывно/периодически насосом из отдельного резервуара (резервуарах). Указанный технический результат достигается тем, что в качестве положительного электрода используется металл-серный катод (Me-S, где Ме=Li, Na, K, Mg, Ca, Al и Zn); в электродные ячейки содержащие, металл-серный катод и металлический (либо сплав металлов) анод, разделены катионообменной (Men+) мембраной, обеспечивающей обмен катионов (Меn+=Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Al3+ и Zn2+) подается насосом неводный ионопроводящий электролит из отдельного резервуара (резервуарах) с балансирующей скоростью. Краткое описание технологии: Предлагается электродная ячейка, состоящая из анодных и катодных полупространств, в которых герметично и последовательно уложены в блок несколько (от 5 до 50 штук) идентичных параллельно соединенных положительных и отрицательных электродов в форме пленок. Межэлектродное пространство катода и анода разделено катионообменной мембранной и заполнено неводном электролитом, вводимого проточно с помощью насоса (и/или компрессора) из соответствующей емкости (емкостей). Положительные и отрицательные электроды соединены соответствующими токоотводами, при этом плоскости электродов расположены параллельно плоскостям, на которых размещены внешние токоотводы. В общем виде технологии получения сульфидов металлов (Меn+=Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Al3+ и Zn2+), в котором использован высокотемпературный (при температуре 380-540 °С) процесс восстановления метансульфоната металла (CH3SO3Me), можно представить по схеме реакции: 2CH3SO3Me+C → 2MeS+ 3CO + 3H2O. Далее полученный сульфид металла измельчают до порошкообразного состояния и смешивают с серой, наполнителем и высокопористом углеродной матрицей в присутствии апротоного растворителя и полимерного связующего при температуре 160-250 °С и давлении 1 атм. Электрическая энергия накапливается и выделяется в металл-серном аккумуляторе, за счет процессов интеркаляции/деинтеркаляции ионов металла и процессов окисления/восстановления (т.е. заряда/разряда) серы (S8) на катоде. При разряде серного катода происходит реакция восстановления, где степень окисления серы снижается, за счет разрыва связи сера-сера, а во время зарядки за счет реакции окисления степень окисления серы увеличивается и связь сера-сера снова образуется. Разработка защищена патентом № 2820527.