Om energie uit zon en wind over een langere periode op te slaan, zijn volgens de huidige inzichten Redox-Flowbatterijen zowel uit economisch als uit ecologisch oogpunt een goede oplossing. Deze ‘vloeibare’ accu’s kunnen bijdragen aan het welslagen van de energietransistie. Wetenschappers onder leiding van prof. dr. Birgit Weber, hoogleraar anorganische scheikunde aan de Universität Bayreuth, zijn bezig met het optimaliseren van deze batterij. Deze accu moet veel efficiënter gaan werken en een veel grotere opslagcapaciteit krijgen dan nu mogelijk is.
Een Redox-Flow-accu kan ook worden omschreven als vloeibare of natte accu. Deze bestaat uit twee compartimenten die van elkaar gescheiden worden door een membraan. In beide compartimenten bevinden zich vloeistoffen die stroom kunnen geleiden (elektrolyten). De vloeistof in het ene compartiment is positief geladen de andere negatief.
Vergeleken met lithium-ionbatterijen hebben flowbatterijen verschillende voordelen. Zij werken niet met vaste elektrolyten en stoffen die schadelijk zijn voor het milieu. Bovendien hebben ze een relatief lange levensduur. Door hun modulaire ontwerp kan de energieopslag ruimtelijk worden losgekoppeld van de laad- en ontlaadprocessen.
En er zijn nog meer voordelen van flowbatterijen. Ondanks de lage energiedichtheid in de vloeibare elektrolyten, kunnen flowbatterijen heel veel energie opslaan. De laatste jaren is gebleken dat met name flowbatterijen, waarvan de elektrolytcontainers opgelost vanadium bevatten, zeer interessant zijn als opslagmedium. Vanadium is echter een zeldzaam en duur metaal dat vaak onzuiverheden bevat, zegt Prof. Dr. Birgit Weber.
Goedkoop metaal
“Momenteel wordt ijzer beschouwd als veruit de meest veelbelovende kandidaat voor flowbatterijen. Het is een zeer veel voorkomend goedkoop metaal op aarde, dat een lage toxiciteit heeft. Ook kan het worden gebruikt in verschillende moleculaire omgevingen”.
IJzer komt voor in twee verschillende vormen: de tweewaardige vorm Fe²⁺ en de driewaardige vorm Fe³⁺ (ijzer (II) en ijzer (III)). “Beide vormen van ijzer vormen moleculaire complexen die bestaan in verschillende kwantummechanische toestanden. Dat zijn de zogenaamde spin-toestanden,” leggen de onderzoekers uit. Externe prikkels, zoals een verandering van omgevingstemperatuur, kunnen een verandering in de spintoestand veroorzaken.
“We willen een bepaalde spintoestand van de ijzercomplexen tot stand brengen door de temperatuur te veranderen,” aldus Weber. “Het is mogelijk dat op die manier de efficiëntie van flowbatterijen waarin het vanadium is vervangen door ijzer (II) en ijzer (III) flink kan worden verhoogd. Door hun grote opslagcapaciteit zullen deze kunnen bijdragen tot een aanzienlijke verhoging van het aandeel van duurzame energiebronnen in de energievoorziening.”
Ook interessant: Jena kondigt doorbraak aan bij onderzoek naar milieuvriendelijke “vloeibare” accu
Foto: Prof. Dr. Birgit Weber, hoofd van het nieuwe onderzoeksproject. Foto: Christian Wißler.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
