Elektriciteit opslaan in 'houten' batterijen en accu's

Binnenkort een batterij of accu met elektroden van hout? Zover is het nog niet, maar het gaat een beetje die kant op. Science publiceert deze week de eerste onderzoeksresultaten van een Pools-Zweedse groep die een werkende kathode produceerde bestaande uit lignine met daarin opgenomen polypyrrol. Lignine wordt ook wel houtstof genoemd, het behoort met cellulose tot de hoofdbestanddelen van hout. Het komt in grote hoeveelheden vrij bij de bereiding van papier.

Het onderzoek van G. Milczarek en O. Inganäs staat in het teken van duurzaamheid. Naarmate er meer elektriciteit wordt opgewekt door windmolens en zonnecellen zal er meer behoefte komen aan opslag van elektriciteit in accu’s. De bestaande opslagsystemen zijn vaak aangewezen op tamelijk zeldzame en kostbare metalen, bijvoorbeeld kobalt. Er is behoefte aan accu’s die uit herwinbaar materiaal bestaan.

Inspiratie vonden de twee in elektronen- en protonentransport en -opslag van planten. Dat is vaak in handen van het chinon-hydrochinon systeem. Hydrochinon, de gereduceerde vorm van chinon, is een fenol-achtige stof die vroeger veel als foto- ontwikkelaar werd gebruikt. Fenol en hydrochinon zijn in essentie benzeenringen met daaraan één of twee OH-groepen.

Bij de papierbereiding blijven omzettingsproducten van lignine achter die rijk zijn aan fenolen. Onder invloed van zuurstof oxideren die tot chinonen. Op bijgaand plaatje, dat lignine toont, zijn de ringstructuren te herkennen.

Lignine, met daarin opgenomen het reductie-oxidatie systeem van chinon, geleidt van zichzelf elektriciteit slecht, maar kan effectief worden geholpen door een doping met polypyrrol, al langer bekend als geleidend polymeer. De combinatie kan als kathode dienst kan doen.

Het Pools-Zweedse onderzoek is nog in een vroeg stadium. Het Science-stuk beschrijft in detail de galvanische bereiding van flinterdunne laagjes van de nieuwe elektroactieve substantie op elektrodes van goud of roestvrij staal. Het zwarte neerslag geleidt inderdaad goed. De eerste eigenschappen zijn in kaart gebracht. De grote spontane zelfontlading van lignine-elektroden wordt als probleem gezien. Karel Knip