Verbeterde redox-flowbatterij maakt energieopslag efficiënter

Onderzoek & Wetenschap 4/03/2021 15:10:58

TU Eindhoven, DIFFER en MIT ontwikkelde een nieuwe electrode met honingraat-poriën om de elektrochemische reactie in een redox-flowbatterij te verbeteren, qua efficiëntie en kosten.

Lees hieronder verder   
Verwant

BYD installeert bladbatterijen in alle elektrische auto’s

Elia Group lanceert verbeterd Inside Information Platform

Elia incubator stimuleert digitale innovatie

Batterij krijgt hoge actieradius en snelle oplaadtijd

Ontwikkeling vliegtuigbrandstoffen uit biomassa

Kostenverlaging mogelijk voor geothermische stadsverwarming

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

The future of smart manufacturing with IIOT

Virtueel online event

donderdag 15 april 2021

Smart Electrical Grid & Heat Grid Buildings

Live Webinar

van 21/04/2021 tot 28/04/2021

CE-machinerichtlijn 2006-42-EG

Online cursus IE-net

van 27/04/2021 tot 6/05/2021

EPLAN Virtual Fair

Online

van 28/04/2021 tot 29/04/2021

Grand Paris Express

Live Webinar

dinsdag 4 mei 2021

Sensor+Test 2021

Online event

van 4/05/2021 tot 6/05/2021

Keuze van de redactie

(8/4) Eerste groene waterstoffabrieken North Sea Port in ontwerpfase

(7/4) Hugo Thienpont: ”Over fotonica en jong bloed” - topingenieur

(7/4) Elektronenmicroscopie maakt 20 keer snellere beeldvorming mogelijk

(6/4) UHasselt legt laatste hand aan diamantgebaseerde kwantummagnetometer

(1/4) Batterij krijgt hoge actieradius en snelle oplaadtijd

(31/3) Odysseusprogramma brengt 13 toponderzoekers naar Vlaanderen

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - De redox-flow batterij ontleent zijn naam aan de vloeibare elektrolytoplossing die langs de reactiekamer stroomt en in aparte tanks is opgeslagen. De ene tank bevat een negatief geladen oplossing en in de andere tank zit de positief geladen oplossing.

Deze batterijen kunnen hun capaciteit verhogen zónder het vermogen te verhogen, en omgekeerd. Door een grotere tank met elektrolytoplossing aan het systeem te koppelen, is de capaciteit enorm uit te breiden.

Redox-flowbatterijen worden kostenconcurrerend als je ze heel lang kunt ontladen. Ook zijn ze veiliger dan lithium-ion batterijen omdat de componenten vloeibaar en niet ontvlambaar zijn. Verder hebben ze een lange levensduur door het ontbreken van de intercalatiereacties die een negatieve invloed hebben op de stabiliteit.

Maar dit type batterij is nog te duur om op grote schaal toe te passen. Er is daarom veel winst te behalen door de kosten omlaag te brengen en de efficiëntie en productie te verbeteren.

Onderzoekers van de TU Eindhoven, DIFFER en MIT hebben hiertoe samen gewerkt aan het ontwerp van nieuwe elektrode voor dit type batterij. Hoe sneller de elektronen stromen, hoe meer elektra de batterij genereert. De elektrode van een redox-flowbatterij heeft daarom een poreuze structuur.

Hoofdonderzoeker Antoni Forner-Cuenca van TU Eindhoven: "Hoe groter de poriën, hoe makkelijker het elektrolyt er doorheen kan stromen en hoe lager het drukverlies. Maar als de poriën te groot zijn, doen we afstand van het grote oppervlak. Idealiter wil je dus een hoge stroomsnelheid én een groot reactieoppervlak.”

Op dit moment gebruiken redox-flowbatterijen conventionele koolstofvezelelektroden. Deze zijn ontworpen voor lage temperatuur brandstofcellen. Maar deze elektroden zijn complex en duur om te produceren, en het productieproces maakt het moeilijk om de driedimensionale structuur van de poriën aan te passen aan de gewenste toepassing.

Forner-Cuenca: "Het ontwerp en de keuze van de materialen is daarom volledig heroverwogen en verbeterd. Geïnspireerd door de membraanwetenschap en -technologie hebben we polymeerfasescheiding gebruikt om de elektrodestructuur te kunnen controleren.”

“We beginnen daarbij met een vloeibare oplossing en twee polymeren. Door het materiaal onder te dompelen in water, krijg je een poreuze structuur. Eén van de polymeren lost namelijk op. Door te spelen met de samenstelling, het oplosmiddel, de temperatuur en andere parameters kunnen we de poreuze structuur van de elektrode nauwkeurig regelen," aldus Forner-Cuenca.

Na veel computersimulaties en experimenteel werk wisten de onderzoekers een materiaal te ontwikkelen waarbij de poriegrootte en -vorm in de elektrode gemakkelijk is aan te passen door de hoeveelheden oplosmiddel en polymeren te variëren.

Forner-Cuenca: "Het fabricageproces van ons nieuwe materiaal is eenvoudiger en goedkoper, biedt een grotere veelzijdigheid en is gemakkelijker op te schalen dan bij conventionele elektrodenproductie. Het toont aan dat het mogelijk is om een elektrode te maken met zowel een gunstig bulk-elektronentransport als een groot reactieoppervlak."

Eén van de ontwikkelde structuren is de ‘honingraat’-elektrode: grote poriën garanderen de hoge stroomsnelheid en kleine poriën daartussen zorgen voor voldoende reactieoppervlak.

Forner-Cuenca: "Op dit moment werken we aan het optimaliseren van de duurzaamheid en het opschalen van het proces. Ook verkennen we andere toepassingen voor onze elektroden." << (Lydia Heida) (foto: TU Eindhoven - Rodrigo Ortiz de la Morena)

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

Nieuw decentraal aandrijfsysteem ontworpen voor transportbandtoepassingen

Met de Sinamics G115D presenteert Siemens een nieuw, compact en krachtig aandrijfsysteem, dat specifiek ontworpen werd voor horizontale transport­band­toepas­singen.

Belgische milieuprestaties krijgen compliment van OESO

De OESO doet in haar rapport Environmental Performance Review voor België aanbevelingen voor het afval-, materialen- en bodembeheer, en de transitie naar een circulaire economie.

SusPhos proces leidt uiteindelijk naar volledige circulariteit

Onderzoekers van de UvA hebben een belangrijke stap gezet op weg naar volledige circulariteit van fosfaat­recycling volgens het SusPhos proces, waarbij ook magnesium is terug te winnen.

Elektrische wagens met grote autonomie - artikel

Engineeringbedrijf Exypnos uit Kruibeke ontwikkelt kant-en-klare industriële installaties op maat voor de framing en verlijming van componenten met gegoten polyurethaan.

Tracering aardbeien Coöperatie Hoogstraten met visie en RFID

Coöperatie Hoogstraten hecht veel belang aan de traceerbaarheid van haar aardbeien doorheen de keten, maar met een 200-tal telers is dit proces logistiek gezien niet eenvoudig te realiseren.

Privacy-vriendelijke data-analyse technologieën in ontwikkeling

TNO roept overheidspartijen, bedrijven, commerciële technologiepartijen en kennisinstellingen op om gezamenlijk hiervoor Multi-Party Computation en Federated Learning in te zetten.

Elia incubator stimuleert digitale innovatie

The Nest, de incubator van Elia Group, maakt het mogelijk voor medewerkers om digitale ideeën snel te ontwikkelen, om er prototypes van te maken en ze te testen in een sandboxomgeving.

Suez investeert 10 miljoen euro in nieuwe duurzame sorteerlijn

Om te voldoen aan de nieuwe milieu­regle­men­tering van de Vlaamse regering installeert afval­verwer­kend bedrijf Suez in de Gentse haven een nieuwe sorteerlijn, die 35% meer afval zal uitsorteren.

ABB breidt YuMi-cobotportfolio uit

ABB heeft haar portfolio van collaboratieve robots (cobots) uitgebreid met twee nieuwe cobotfamilies: GoFa en SWIFTI met een intuïtief ontwerp. Als aanvulling YuMi en Single Arm YuMi bieden de nieuwe cobots een hogere payload en hogere snelheden. ABB speelt met deze toename in kracht en snelheid in op vragen vanuit de markt. >>

Partners