Onderzoekers in WMG aan de Universiteit van Warwick, in samenwerking met Imperial College London, hebben een manier gevonden om hybride stroombatterijen en hun commercieel gebruik te verbeteren. De nieuwe aanpak kan elektriciteit in deze batterijen voor zeer lange duur opslaan voor ongeveer een vijfde van de prijs van de huidige technologieën, met minimale locatiebeperkingen en nul emissies.

De onderzoekers verbeterden drie hybride stroomcellen met behulp van met stikstof gedoteerd grafeen (blootgesteld aan stikstofplasma) in een bindmiddelvrije elektroforesetechniek (EPD).

Wind- en zonne-energie zijn steeds populairdere bronnen voor duurzame energie. Helaas, Intermittency-problemen zorgen ervoor dat ze niet op grote schaal verbinding kunnen maken met het nationale elektriciteitsnet. Een mogelijke oplossing voor dit probleem is de inzet van duurzame batterijtechnologie, zoals de redoxflow-batterij. Ondanks de grote belofte zijn de huidige kosten van dit systeem een ​​belangrijke bepalende factor voor de acceptatie in de echte wereld. Een betaalbare netbatterij zou £ 75/kWh moeten kosten, aldus het Amerikaanse ministerie van Energie. Lithium-ion batterijen, die de leiding hebben over de opslag van het net, kost ongeveer € 130/kWh.

Nu hebben WMG-onderzoekers een manier gevonden om hybride stroombatterijen of regeneratieve brandstofcel (RFC) -technologie te verbeteren die elektriciteit voor zeer lange duur kan opslaan voor ongeveer een vijfde van de kosten van de huidige opslagtechnologieën, met flexibiliteit in situering en met een minimale impact op het milieu. De technologie combineert op koolstof gebaseerde elektroden met economisch gewonnen elektrolyten, (mangaan of zwavel, die overvloedige chemicaliën op de planeet zijn) door middel van een eenvoudige en toch zeer effectieve elektroforetische afzetting van nano-koolstofadditieven (met stikstof gedoteerd grafeen) die de duurzaamheid en prestaties van de elektrode aanzienlijk verbeteren in zeer zure of alkalische omgevingen.

De onderzoekers hebben hun bevindingen gepubliceerd in een paper getiteld "Hybrid Redox Flow Cells with Enhanced Electrochemical Performance via Binderless and Electrophoretically Deposited Nitrogen-Doped Graphene on Carbon Paper Electrodes" in de december 2020-editie van het tijdschrift ACS toegepaste materialen en interfaces .

Dr. Barun Chakrabarti, een Research Fellow in WMG aan de Universiteit van Warwick en een van de hoofdauteurs van het artikel zei:

"Deze EPD-techniek is niet alleen eenvoudig, maar verbetert ook de efficiëntie van drie verschillende economische hybride stroombatterijen, waardoor hun potentieel voor wijdverbreide commerciële acceptatie voor energieopslag op netschaal wordt vergroot."

De totale chemische kosten van de hybride stroombatterij zijn ongeveer 1/30e van de kosten van concurrerende batterijen, zoals lithium-ionsystemen. Opgeschaalde technologieën kunnen worden gebruikt om elektriciteit uit wind- of zonne-energie op te slaan, voor meerdere dagen tot hele seizoenen, voor ongeveer £ 15 tot £ 20 per kilowattuur. Deze batterijen zijn ook uiterst nuttig voor toepassingen voor het nivelleren van belasting op netschaal, omdat hun ontwerp zeer flexibel is vanwege hun unieke eigenschap om hun vermogen onafhankelijk van hun energie te bepalen.

De energiedichtheid van een hybride stroombatterij, vooral het polysulfide/luchtsysteem (S-Air), is 500 keer hoger dan gepompte hydro-elektrische opslag. Het is ook veel compacter en kan in de buurt van elke duurzame opwekking worden geplaatst.