Onderzoekers van de Universiteit van Uppsala hebben een grote stap gezet in de ontwikkeling van de protonenbatterij: Hun volledig biologische protonenbatterij zorgt niet alleen voor duurzame energieopslag, maar heeft ook tal van andere voordelen ten opzichte van conventionele batterijen.
Conventionele batterijen bevatten zeldzame metalen. Om deze vrij schaarse grondstoffen te winnen, worden ook nog eens veel zuren gebruikt. Dat leidt weer tot grote milieuproblemen. Zo is bijvoorbeeld de winning van lithium voor lithium-ionbatterijen zeer milieuonvriendelijk. Dat is een groot probleem. Want door de digitalisering neemt de vraag naar kleine energiedragers sterk toe. Ook de autoindustrie kijkt reikhalzend uit naar snel oplaadbare, maar ook milieuvriendelijke accu’s voor elektrische voertuigen.
De biologische protonenbatterij kan een oplossing zijn. Deze biedt voldoende energie zonder schade toe te brengen aan het milieu. De protonenbatterij heeft diverse voordelen ten opzichte van conventionele batterijen.
Opladen in enkele seconden
De onderzoekers konden aantonen dat hun batterij gemakkelijk kan worden opgeladen met behulp van een zonnecel. Opladen kan ook zonder geavanceerde elektronica, die bijvoorbeeld voor lithiumbatterijen nodig is. De batterij kan in enkele seconden worden opgeladen. Zelfs meer dan 500 keer zonder noemenswaardig capaciteitsverlies.
Temperatuur-ongevoelig
Een ander voordeel van de biologische protonenbatterij is dat de omgevingstemperatuur geen invloed heeft op de prestaties. Tests hebben aangetoond dat de capaciteit constant blijft tot een temperatuur van min 24 graden Celsius, aldus Christian Strietzel van de Faculteit Materiaalwetenschappen en Technologie van de Universiteit van Uppsala.
Biologische koolstofverbinding
Het uitgangspunt van het onderzoek was de ontwikkeling van een batterij met elementen die veel in de natuur voorkomen. De keuze viel op de biologische koolstofverbinding chinon, die geschikt is als het actieve materiaal in een batterij. Chinon komt in de natuur dikwijls voor in (gele) kleurstoffen. Bijvoorbeeld bij schimmels, bacteriën, of bloemen. De doorslaggevende eigenschap voor de onderzoekers was het vermogen van chinon om waterstofionen te absorberen of vrij te geven tijdens het laden en ontladen. Waterstofionen bevatten van nature alleen protonen.
Bescherming tegen ontploffings- en brandgevaar
Om waterstofionen in de batterij te transporteren heb je en elektrolyt nodig. De onderzoekers van Uppsala gebruikten hiervoor een zure waterige oplossing. Dit is niet alleen milieuvriendelijk, maar beschermt de protonbatterij ook tegen het risico van explosie en brand.
De vooruitgang in de ontwikkeling van de biologische protonbatterij geeft hoop op milieuvriendelijke batterijen en accu’s. Er moet echter nog veel ontwikkelingswerk worden verricht voordat de batterij een huishoudelijk voorwerp wordt, legt Strietzel uit.
Het artikel is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Angewandte Chemie.
Lees hier meer artikelen over de ontwikkeling van batterijen en accu’s
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
