ナトリウム・硫黄電池
ナトリウム・硫黄電池は、活物質であるナトリウムや硫黄を溶融状態に保ち、β-アルミナ電解質のイオン伝導性を高めるために高温(約300 - 350 °C) で運転される。負極の溶融ナトリウムは、β-アルミナとの界面でNaに酸化され電解質を通って正極に移動する。正極ではNaが硫黄によって還元されて五硫化ナトリウム(Na2S5)となる。電池反応(放電反応)は次の通り。
負極: 2 Na ⟶ 2 Na + + 2 e − {\displaystyle {\ce {2Na->2Na^{+}\ +2{\mathit {e}}^{-}}}}
正極: 5 S + 2 Na + + 2 e − ⟶ Na 2 S 5 {\displaystyle {\ce {5S\ +2Na^{+}\ +2{\mathit {e}}^{-}->Na2S5}}}
全反応: 2 Na + 5 S ⟶ Na 2 S 5 {\displaystyle {\ce {2Na\ + 5S -> Na2S5}}}
放電初期では上記の反応が進行するが、放電が進行して未反応の硫黄がすべて消費されると、Na2S5は次第に、より高い原子価の硫黄の組成(Na2Sx, x=2~5)の多硫化物に転化していき、やがて二硫化ナトリウム(Na2S2)となる。ただし、Na2S2は内部抵抗が高く充電特性が悪いため、通常はNa2S2を生成しない範囲内で作動させる。充電反応は、上記放電反応の逆反応が進行する。