ENGINEERINGNET.BE - Een flow-batterij bestaat uit twee grote vaten met een vloeistof, één negatief en één positief.
De lading van de flowbatterij ontstaat als de vloeistof langs een reactor wordt gepompt, die ervoor zorgt dat deze een negatieve lading of positieve krijgt.
De reactor kan ook de lading uit de twee vaten weer omzetten in stroom, net als een gewone oplaadbare batterij.
Het voordeel van een flow-batterij is dat deze gemakkelijk is op te schalen. Ook kun je een flowbatterij volledig ontladen of opladen, iets dat bij gewone batterijen schadelijk is.
In een flowbatterij heeft een cyclus van laden en ontladen verder nauwelijks schadelijke gevolgen, zodat de verwachte levensduur op zo’n twintig jaar ligt.
Maar er zijn ook nadelen, aldus hoogleraar Edwin Otten van de Rijksuniversiteit Groningen. ‘De flowbatterij werkt met opgeloste stoffen, maar de hoeveelheid die je in een vloeistof kunt oplossen is beperkt.
Daarom is de energiedichtheid van een flowbatterij lager dan een gewone batterij. Ook is er een pomp nodig om de vloeistof rond te pompen, en dat kost energie.
De efficiëntie van laden en ontladen is in een flowbatterij circa 75-80% procent, zo’n 10% lager dan in een lithiumbatterij.’
Inmiddels staan er op enkele plaatsen in de wereld flowbatterijen met een oplossing van vanadium, dat wel een aanvaardbare energiedichtheid heeft.
‘De prijs voor vanadium ligt echter vrij hoog. Als er meer vraag komt, zal die nog verder stijgen’, stelt Otten.
Daarom zoekt hij naar goedkopere verbindingen die stroom net zo goed kunnen opslaan, zoals eenvoudig te maken organische moleculen. Drie jaar geleden publiceerde hij resultaten van een onderzoek waarin hij zo’n organische vloeistof ontwikkelde.
‘Daarmee hebben we aangetoond dat het kan’, vertelt Otten. ‘Maar de energiedichtheid van de vloeistof die we maakten was nog te laag, ook omdat het voltage te laag was. Dat moet nog drie tot vier keer hoger worden.’
Met zijn team blijft hij daarom zoeken naar nieuwe moleculen die energie beter kunnen opslaan. ‘Het elektrische gedrag van allerlei moleculen is redelijk te voorspellen op basis van wat we weten over hun eigenschappen. Het is lastiger om te voorspellen hoe stabiel ze zijn in een batterij.’
In veel proeven bleek de capaciteit van kansrijke moleculen toch te snel terug te lopen. ‘Dan willen we weten wat er precies met ze gebeurt. We werken aan een systeem waarmee we de moleculen in de vloeistof voortdurend kunnen monitoren.’
Een andere uitdaging is om snel te kunnen zien of ze op lange termijn stabiel blijven. ‘Dat zou bijvoorbeeld kunnen door de temperatuur te verhogen, dan lopen allerlei processen sneller. Alleen krijg je dan ook te maken met andere zaken, zoals verdamping.’
In Nederland wordt aan verschillende typen gewerkt door startups, en het is nog niet duidelijk wat de winnaar zal zijn. Otten: ‘Het is een nieuwe techniek, dus er zijn nog allerlei problemen die we moeten oplossen.’
Op de figuur boven: de lading van de flowbatterij ontstaat als de vloeistof langs een reactor wordt gepompt, die ervoor zorgt dat deze een negatieve lading of positieve krijgt. De geladen vloeistoffen worden opgeslagen in grote vaten.
