Accu die je kunt bijtanken kan het elektrisch rijden revolutionair veranderen

Techniek Een team van chemici werkt aan een batterijvloeistof die getankt kan worden als brandstof. Dit zou niet veel langer moeten duren dan ‘gewone’ brandstof tanken.

Door een nieuwe batterijlading te tanken zouden elektrische auto’s verder kunnen rijden.Foto iStock

Elektrische auto’s hebben de toekomst. Geen vieze uitlaatgassen, elektriciteit kan duurzaam opgewekt worden. Maar dat opladen… Een tank volgooien doe je in een paar minuten. Een batterij opladen duurt vaak een uur of langer. Zou het niet handig zijn als je een batterij vol kan gooien met een batterijvloeistof?

Een team van chemici onder leiding van Lee Cronin van de University of Glasgow in Schotland werkt hieraan. Ze ontwikkelen een batterijvloeistof die getankt kan worden als brandstof. Als de batterij leeg is, haal je de uitgeputte vloeistof eruit en tank je hem vol met nieuwe, opgeladen batterijvloeistof. Dit zou niet veel langer moeten duren dan ‘gewone’ brandstof tanken. De vloeistof die de Schotse onderzoekers hiervoor gebruiken kan bovendien omgezet worden in waterstof die gebruikt kan worden als brandstof. Dat maakt het een ideale opslag voor duurzame elektriciteit uit zonne- en windenergie. Hun resultaten verschenen maandag in Nature Chemistry.

Een flowbatterij kan veel meer energie leveren dan de meeste bestaande batterijen

De onderzoekers maken hiervoor gebruik van een zogenoemde flowbatterij. Dit is een oplaadbare batterij die bestaat uit twee vloeistoffen, in de een zitten positief geladen moleculen (kationen) opgelost en in de andere negatief geladen moleculen (anionen). Een flowbatterij wordt opgeladen door de elektronen uit de vloeistof met kationen naar de vloeistof met anionen te pompen met behulp van elektriciteit. Als je de batterij inschakelt, stromen de elektronen terug naar de vloeistof met positieve lading. Deze stroom kan je bijvoorbeeld gebruiken om de elektromotor van een auto te laten draaien.

Model van het oxoanion-molecuul dat zowel energie uit elektronen als uit protonen kan genereren. Illustratie Lee Cronin Lab

Om meer energie op te slaan in een flowbatterij zijn grotere vaten met vloeistoffen nodig. Of materialen met moleculen die meer elektronen kunnen opslaan, want meer heen en weer stromende elektronen betekent ook meer energie. De Schotten ontdekten een molecuul [P2W18O62]-6 dat bijna tien keer meer elektronen op kan nemen dan de stoffen die nu gebruikt worden in flowbatterijen. Het molecuul is een polymeer oxoanion – een anion dat zuurstof bevat en lange ketens of ringen met zichzelf vormt.

Daarnaast kan het molecuul protonen, de kernen van waterstofatomen, opnemen. Die protonen kunnen weer vrijgemaakt worden in de vorm van waterstofgas, dat dienst kan doen als brandstof.

Elk [P2W18O62]-6-molecuul kan achttien elektronen en protonen opnemen. Dit betekent volgens de onderzoekers dat er negen gram waterstof of 225 Wattuur elektrische energie opgeslagen kan worden per liter van deze batterijvloeistof. Dat is meer energie dan de meeste batterijen kunnen leveren, maar veel minder dan fossiele brandstoffen (die rond de 10.000 Wattuur per liter bevatten) en vloeibare waterstof (2.500 Wattuur per liter). De elektronendragende moleculen zijn opgelost in water. Door de concentratie van het molecuul te verhogen tot de theoretische limiet, denken de onderzoekers dat het mogelijk is een energiedichtheid van 1.000 Wattuur per liter te bereiken.

    • Dorine Schenk