Rabarber breekt batterij-technologie

De achilleshiel van de overgang naar een wereld op hernieuwbare energie is batterijtechnologie. Onderzoek naar de beste batterijen is daarom toponderzoek. Het lijkt nu dat een Harvard-team een belangrijke doorbraak heeft weten te forceren. De doorbraak ligt in de eerste werkende versie van een batterij op basis van louter organische moleculen. Veel goedkoper en duurzamer dan batterijen op basis van metalen. De gebruikte moleculen zijn nauw verwant met rabarbermoleculen.

Vloeibare batterijen

In onze huis- en tuinbatterijen wordt de elektrische lading vastgehouden door een metaal. Sinds lang zijn er ook batterijen gekend waar de vloeistof zelf de lading draagt. Uiterst handig want die vloeistof kan herladen worden en vervolgens doorgepompt naar opslagvaten. Wanneer nodig kan deze vloeistof dan doorgepompt worden in de batterij. Die kan dan elektriciteit produceren.

Het probleem met dergelijke batterijen was de vloeistof. Deze was tot nu toe op basis van vanadium of platinum. Het voordeel van vanadium is dat het in water tot vier elektronen aan zich kan binden. Het materiaal is echter duur, eindig en de energiedichtheid is laag waardoor reusachtige vaten noodzakelijk zijn.

Belang voor hernieuwbare energie

Hernieuwbare energie kan geen oplossing bieden voor ons enorme energieverbruik zolang we de energie niet kunnen opslaan. Elektronen die in een vloeistof worden opgeslagen, kunnen in een vat gepompt en bewaard worden. Een aantal van dergelijke vaten kan bij zonnepanelen of windparken geplaatst worden en ter plaatse overtollige energie opslaan. Deze kan dan gebruikt worden in periodes dat er minder zon en wind beschikbaar is.

Rabarberquinones

De voorgestelde batterij werkt op basis van een quinones. Quinones zijn molecules die in staat zijn elektronen te transporteren. Essentieel voor het elektronentransport doorheen celwanden vormen ze een essentieel deel van de cellulaire protonenpomp – de feitelijke batterij van de cellulaire motor.

Via zogenaamde high-througput scanning heeft men een 10000-tal verschillende quinones geanalyseerd op hun eigenschappen. De meest geschikte quinone is nauw verwant met gelijkaardige rabarbermoleculen.

Beginstadium

Zoals bij alle onderzoek is dit een eerste stap. Als proof of concept werkt het. Over energiedichtheid werd met geen woord gerept en dat bepaalt hoe groot het opslagvat zal worden.  In de volgende stadia dient het ontwerp geoptimaliseerd te worden. Het belang van dit onderzoek is echter al duidelijk_ een oplossing voor hernieuwbare enrgieopslag zonder gebruik van metalen. Voor de ontwikkeling van een echte bio-economie moet naast de afschaffing van fossiele brandstoffen, ook metalengebruik sterk gerationaliseerd worden. Deze doorbraak heeft effect op beide fronten.

Link naar Nature publicatie_ A metal-free organic–inorganic aqueous flow battery

(Via climateprogress.com)