Een van de grootste nadelen van elektrische voertuigen – dat ze uren en uren nodig hebben om op te laden – zou kunnen worden weggevaagd door een nieuw type vloeibare batterij die ongeveer tien keer meer energie verbruikt dan bestaande modellen, volgens professor Lee Cronin, de Regius Chair of Chemistry aan de Universiteit van Glasgow, VK.

Wat is er zo speciaal aan deze vloeistof, of stroom, accu?

"Een normaal elektrisch voertuig heeft een solide batterij, en als die leeg is, moet je hem opladen door hem in een stopcontact te steken. Dit duurt ongeveer een half uur als u een snellader vindt bij een tankstation langs de snelweg, of tot 12 uur thuis. Onze batterij, echter, is gemaakt van een vloeistof in plaats van een vaste stof. Als je geen lading meer hebt, je zou in principe de lege vloeistof eruit kunnen pompen en – net als bij een gewone benzine- of dieselauto – weer bijvullen met vloeistof die al is opgeladen. En dat zou minuten duren."

Hoe werkt het?

"Het deel van een batterij dat de lading bevat, staat bekend als de elektrolyt en wanneer dit van een vaste stof is gemaakt, zit het tussen twee elektroden. Wanneer u de batterij gebruikt, er vindt een chemische reactie plaats in de elektrolyt, en lading gaat van de ene elektrode naar de andere totdat de elektrolyt op is. Dan laad je de batterij op, door lading in de tegenovergestelde richting door de elektroden te forceren, totdat het systeem is opgeladen.

"Een flowbatterij is anders. Hier, omdat de elektrolyt uit een vloeistof bestaat, het kan worden opgeslagen in een tank, en tijdens bedrijf langs de elektroden gepompt. Omdat je veel meer elektrolyt hebt om uit te putten, een flow-batterij kan veel stroom produceren - je krijgt meer waar voor je geld."

Dus het is nog steeds dezelfde chemische reactie die de elektriciteit maakt, maar het vindt plaats in een continue stroom van vloeistof in plaats van een vaste stof?

"Precies. Ook omdat de elektrolyt een eenvoudig anorganisch zout in water is, het is mogelijk om de veroudering te beheersen. Binnen een normale, lithium batterij, het solide systeem degradeert na verloop van tijd, zodat de lading moeite heeft om heen en weer te bewegen. Dat is de reden waarom lithiumbatterijen maar een bepaald aantal laad-ontlaadcycli meegaan. In onze anorganische vloeibare batterij, echter, dit verouderingsproces verloopt niet op dezelfde manier, omdat het anorganische zout zeer stabiel is."

Waarom heeft niemand er eerder aan gedacht om flowbatterijen in elektrische auto's te gebruiken?

"Flow-batterijen bestaan ​​al heel lang, maar hun grootste probleem was een slechte energiedichtheid. Met andere woorden, hoewel je veel vermogen zou kunnen produceren, je had een zeer grote tank elektrolyt nodig om het te leveren - veel te groot voor mobiele toepassingen.

"Als chemicus Ik was geïnteresseerd in hoe we meer elektronen – meer lading – in een ruimtevolume kunnen krijgen. Dit jaar, mijn collega's en ik ontdekten dat als we een elektrolyt zouden maken van een zeer hoge concentratie van een metaaloxide, het was in staat om veel meer lading te absorberen dan we hadden verwacht. Het resultaat was een flow-batterij met ongeveer tien keer meer energiedichtheid dan eerder was bereikt - 225 wattuur per liter, met de mogelijkheid van maximaal 1, 000 wattuur per liter. Ik realiseerde me plotseling dat met deze energiedichtheid, toepassing op voertuigen mogelijk zou kunnen zijn."

Hoe verhouden de prestaties zich tot de huidige batterijen in elektrische voertuigen?

"Een Tesla Model 3, bijvoorbeeld, heeft een batterij van 70 kilowattuur. Om dezelfde capaciteit te hebben, we zouden minstens 70 liter van de beste versie van onze batterij nodig hebben - dat is ongeveer even groot als de brandstoftank in een benzineauto."

Hoe moeilijk zou dit in de praktijk zijn om uit te voeren?

"Er is geen reden waarom een ​​flowbatterij niet achteraf zou kunnen worden ingebouwd in een bestaand elektrisch voertuig, op voorwaarde dat het dezelfde output genereert en dezelfde ruimte in beslag neemt. In de tussentijd, alle benzinestations ter wereld hebben pompen, en gewend zijn om met vloeistoffen om te gaan, dus veel van de infrastructuur is er al. De vloeistoffen die we gebruiken zijn bijtend, maar het is mogelijk om leidingen achteraf aan te passen om hiermee om te gaan. Misschien moeten de opslagtanks worden geüpgraded, maar iets upgraden is een stuk goedkoper dan het bouwen van een geheel nieuwe infrastructuur. Het grote voordeel is dat onze elektrolyten groen zijn - de uitgeputte kunnen worden opgeladen, hopelijk met behulp van hernieuwbare elektriciteit, en aan de volgende klant gegeven."

Wat houdt ons tegen om dit nu te doen?

"Er is veel techniek te doen, om ervoor te zorgen dat het veilig en betrouwbaar kan werken. Momenteel, we brengen onze kennis over van het laboratorium naar een testopstelling, en het ontwikkelen van een prototype. We willen controleren of we de energiedichtheden krijgen die we verwachten, en dat de mechanica van het pompen werkt. Als ik al het geld had, Ik kan me drie stappen voorstellen:een prototype bouwen om alle werkingen te valideren en de efficiëntie te optimaliseren, een andere bouwen voor gebruik in een stationaire toepassing, en ten slotte stopte het in een auto.

"Ik hoop dat andere mensen dit idee nu zullen overnemen, en behandel het serieus vanwege de verhoogde energiedichtheid. Grote bedrijven van over de hele wereld hebben al contact opgenomen, en ik moet gewoon de beste manier van handelen bedenken. Ik ben een universiteitsprofessor, dus mijn taak is om te begrijpen hoe het universum werkt, maar ik ben niet bang om wat engineering te doen als er het potentieel is om een ​​enorm probleem op te lossen, als de financiering voor de visie beschikbaar was."