De elektron- en protonbewegingen aan de positieve en negatieve pool. De elektronen worden ‘afgevangen’ of weer vrijgelaten door chinonmoleculen (rechtsboven in beide plaatjes) (afb: Vagin et.al)
Onderzoekers van de universiteit van Linköping (Zwe) hebben een organische batterij ontwikkeld. Dat zou voor het eerst zijn. Het is een zogeheten redoxstroombatterij die in staat is grote hoeveelheden energie op te slaan. Dit type batterijen is bij uitstek geschikt om energie van windmolens of zonnepanelen (tijdelijk) op te slaan.
In redoxstroombatterijen wordt de energie opgeslagen in de elektrolyt (de elektrisch geleidende verbinding/oplossing tussen de polen). Ze worden nogal eens voorzien van het prefix ‘eco’ vanwege hun bruikbaarheid in hernieuwbare energiesystemen. Daarnaast lijken ze ook vrijwel eindeloos te kunnen worden opgeladen en ontladen. Vaak bevatten dit type batterijen vanadium, maar dat is een schaars en dus duur materiaal. De elektrolyt in zo’n batterij kan een wateroplossing zijn, maar dat is minder goed voor de opslagcapaciteit.
Michail Vagin en medeonderzoekers zijn er niet alleen in geslaagd om een geschikte elektrolytische wateroplossing te vinden, maar hebben ook organische elektroden ontwikkeld. Dat zou mogelijk maken bij de opslag van hernieuwbare energie deze (relatief) goedkope batterijen te gebruiken.
Als elektroden gebruikten de onderzoekers het geleidende polymeer PEDOT (poly(3,4-etheendioxythiofeen)) dat ze van stoffen hadden voorzien om positieve of negatieve ionen te transporteren. De elektrolytoplossing bevat chinon, een stof die lading kan vasthouden.
“Chinonen kunnen worden gewonnen uit hout, maar hier hebben we hetzelfde molecuul gebruikt in combinatie met verschillende varianten van PEDOT”, zegt medeonderzoeker Victor Gueskine. “Het blijkt dat ze compatibel zijn, een geschenk van de natuur ?;as).” Die compatibiliteit betekent dat het polymeer het chinon ‘helpt’ te schakelen tussen de geoxideerde en gereduceerde staat, waardoor er een stroom van elektronen en protonen op gang komt.
Vagin:”Normaal is het moeilijk het ionproces te sturen, maar wij zijn daarin geslaagd. We hebben ook een fenomeen gebruikt in de elektrokatalyse waarbij ionen in oplossing, in dit geval chinonionen, worden omgezet in elektriciteit. Dat heet ionselectieve elektrokatalyse. Dat bestaat waarschijnlijk ook in andere membraanopslagsystemen zoals batterijen, brandstofcellen en supercondensatoren. Wij hebben dat voor het eerst aangetoond in redoxstroombatterijen.”
Lagere energieinhoud
De organische redoxstroombatterijen hebben nog wel een lagere energiedichtheid dan die met vanadium. Ze zijn echter niet alleen goedkoop, maar ook volledig recycleerbaar, veilig en perfect voor het opslaan van hernieuwbare energie die niet onmiddellijk gebruikt kan worden. Mogelijk dat er ook thuisversies komen of als ‘energietank’ voor elektrische auto’s.
Bron: Alpha Galileo