Vloeiende batterye: skink asseblief vir my elektrone!
Wetenskaplikes van die Fraunhofer-instituut in Duitsland doen ernstige ontwikkelingswerk op die gebied van elektriese batterye, alternatief vir die klassieke. Met die redoksvloei-tegnologie is die proses van die stoor van elektrisiteit regtig radikaal anders ...
Die batterye, wat met vloeistof as brandstof gelaai word, word met 'n petrol- of dieselenjin in 'n motor gegooi. Dit klink miskien utopies, maar vir Jens Noack van die Fraunhofer-instituut in Pfinztal, Duitsland, is dit eintlik die alledaagse lewe. Sedert 2007 ontwikkel die ontwikkelingspan waarby hy betrokke is hierdie eksotiese vorm van herlaaibare battery in volle gang. Trouens, die idee van 'n deurvloei of sogenaamde deurvloei-redoksbattery is nie moeilik nie, en die eerste patent op hierdie gebied dateer uit 1949. Elk van die twee selruimtes, geskei deur 'n membraan (soortgelyk aan brandstofselle), is verbind met 'n reservoir wat 'n spesifieke elektroliet bevat. As gevolg van die neiging van stowwe om chemies met mekaar te reageer, beweeg protone van een elektroliet na 'n ander deur die membraan, en elektrone word gelei deur 'n stroomverbruiker wat aan die twee dele gekoppel is, waardeur 'n elektriese stroom vloei. Na 'n sekere tyd word twee tenks gedreineer en met vars elektroliet gevul, en die gebruikte een word "herwin" by die laaistasies.
Alhoewel dit alles goed lyk, is daar ongelukkig nog baie struikelblokke vir die praktiese gebruik van hierdie tipe battery in motors. Die energiedigtheid van 'n vanadium-elektrolietredoksbattery is in die reeks van slegs 30 Wh per kilogram, wat min of meer dieselfde is as dié van 'n loodsuurbattery. Om dieselfde hoeveelheid energie as 'n moderne 16 kWh litium-ioon battery te stoor, op die huidige vlak van redokstegnologie, sal die battery 500 liter elektroliet benodig. Plus al die randapparatuur, natuurlik, waarvan die volume ook taamlik groot is - 'n hok wat nodig is om 'n krag van een kilowatt te verskaf, soos 'n bierboks.
Sulke parameters is nie geskik vir motors nie, aangesien die litium-ioonbattery vier keer meer energie per kilogram stoor. Jens Noack is egter optimisties, want die ontwikkelinge op hierdie gebied het eers begin en die vooruitsigte is belowend. In die laboratorium bereik die sogenaamde vanadiumpolisulfiedbromiedbatterye 'n energiedigtheid van 70 Wh per kilogram en is dit in grootte vergelykbaar met die nikkelmetaalhidriedbatterye wat tans in die Toyota Prius gebruik word.
Dit verminder die benodigde hoeveelheid tenks in die helfte. Danksy 'n relatief eenvoudige en goedkoop laaistelsel (twee pompe pomp nuwe elektroliet, twee suig gebruikte elektroliet uit), kan die stelsel binne tien minute gelaai word om 'n reikafstand van 100 km te bied. Selfs vinnige laaistelsels soos dié wat in die Tesla Roadster gebruik word, hou ses keer langer.
In hierdie geval is dit nie verbasend dat baie motormaatskappye hulle tot die Instituut se navorsing gewend het nie, en die staat Baden-Württemberg het 1,5 miljoen euro vir ontwikkeling toegeken. Dit sal egter nog tyd neem om die motortegnologiefase te bereik. “Hierdie tipe battery kan baie goed met stilstaande kragstelsels werk, en ons maak reeds eksperimentele stasies vir die Bundeswehr. Op die gebied van elektriese voertuie sal hierdie tegnologie egter oor sowat tien jaar geskik wees vir implementering,” het Noack gesê.
Eksotiese materiale word nie benodig vir die vervaardiging van redoksstroombatterye nie. Geen duur katalisators soos platinum wat in brandstofselle gebruik word, of polimere soos litiumioonbatterye word benodig nie. Die hoë koste van laboratoriumstelsels, wat € 2000 per kilowatt krag bereik, is uitsluitlik te danke aan die feit dat dit uniek is en met die hand gemaak word.
Intussen beplan die instituut se spesialiste om hul eie windplaas te bou, waar die laaiproses, dit wil sê die wegdoening van die elektroliet, sal plaasvind. Met redoksvloei is hierdie proses doeltreffender as om water in waterstof en suurstof te elektroliseer en dit in brandstofselle te gebruik – kitsbatterye verskaf 75 persent van die elektrisiteit wat vir laai gebruik word.
Ons kan laaistasies in die vooruitsig stel, tesame met die gewone laai van elektriese voertuie, as buffers teen die spitsbelasting van die kragstelsel. Vandag moet baie windturbines in Noord-Duitsland byvoorbeeld afgeskakel word ondanks die wind, aangesien dit andersins die rooster sou oorlaai.
Wat veiligheid betref, bestaan daar geen gevaar nie. 'As jy twee elektroliete meng, is daar 'n chemiese kortsluiting wat hitte vrystel en die temperatuur styg tot 80 grade, maar niks anders gebeur nie. Natuurlik is vloeistowwe alleen onveilig, maar ook petrol en diesel. Ondanks die potensiaal van deurvloeiende redoksbatterye, is navorsers van die Fraunhofer-instituut ook hard besig om litium-ioon-tegnologie te ontwikkel ...
teks: Alexander Bloch
Battery Redox vloei
'n Redoksvloeibattery is eintlik 'n kruising tussen 'n konvensionele battery en 'n brandstofsel. Elektrisiteit vloei as gevolg van die interaksie tussen twee elektroliete - een gekoppel aan die positiewe pool van die sel en die ander aan die negatiewe. In hierdie geval gee een positief gelaaide ione (oksidasie), en die ander ontvang dit (reduksie), vandaar die naam van die toestel. Wanneer 'n sekere vlak van versadiging bereik word, stop die reaksie en laai bestaan uit die vervanging van die elektroliete met vars. Werkers word herstel deur die omgekeerde proses te gebruik.
