Пластик из серы повысит эффективность аккумуляторов

Источник: phys.org

Современные технологии переработки нефти в качественное, более чистое топливо, связаны с получением большого количества серы, как побочного продукта. На 19 литров бензина приходится примерно полфунта (225 г) серы. Хотя это вещество используется в некоторых промышленных областях, но потребности в нем весьма ограниченны. Поэтому накопление отходов идет высокими темпами. Международная группа исследователей под руководством адъюнкт — профессора Джеффри Пина (Университет Аризоны, США) предложила превратить серные отходы в легкий и прочный пластик. До сих пор считалось, что получение пластика на основе серы — слишком сложный и трудоемкий процесс. Сера с трудом формирует длинные цепи молекул (полимеры), необходимые для формовочной пластмассы. А большинство материалов, используемых для полимерного производства, не растворяется в жидкой сере.

Профессор Пин и его коллеги подготовили список из 20 химических веществ, для тестирования взаимодействия с серой. Им в какой-то степени повезло — первое вещество из этого списка, виниловый мономер, показал хороший результат. Все остальные «кандидаты» оказались непригодными. Процесс сополимеризации серы и виниловых мономеров был назван учеными «обратной вулканизацией». Обычная вулканизация предусматривает добавление серы к резиновому сырью, для придания резиновым изделиям большей прочности. В новой технологии соотношение ингредиентов обратное — в качестве основного вещества выступает сера, а виниловые мономеры играют роль добавки.

Серный пластик создавался в расчете на использование в литий-серных батареях, как сырье для производства электродов. Электроды на основе элементарной серы обладают значительной удельной емкостью, но их основной недостаток — недолговечность. Такие электроды выходят из строя уже после нескольких циклов перезарядки. Электроды на основе серного пластика намного надежнее, они демонстрируют удельную емкость 823 мАч/г в течение 100 циклов, а также повышенные удерживающие способности. Новые литий-серные аккумуляторы способны обеспечить надежное питание электро- и гибридных автомобилей. Исследователи уже запатентовали процесс создания серного пластика и производства литий-серных батарей. В будущем ученые планируют сравнить свойства нового пластика с уже существующими полимерами, и рассмотреть другие возможные направления его использования (в частности, в фотонике).