Een team van onderzoekers van de Radboud Universiteit heeft zich de afgelopen drie jaar verdiept in de werking en verbetering van redox-flowbatterijen. Deze innovatieve technologie biedt een veelbelovende oplossing voor het opslaan van hernieuwbare energie zoals zonne- en windenergie. Universitair docent Evan Zhao en zijn team - Noël de Kler en Giu Silva Testa - combineren geavanceerde onderzoeksmethoden om de prestaties van deze batterijen te verbeteren en hun toepassing in de praktijk te versnellen.
Wat zijn redox-flowbatterijen?
In tegenstelling tot traditionele batterijen, zoals die in je telefoon of elektrische auto, slaan redox-flowbatterijen energie op in vloeibare elektrolyten. Deze batterijen hebben twee aparte reservoirs met elektrolytoplossingen. De moleculen in deze oplossingen genereren energie door middel van elektrochemische reacties, zonder dat ze met elkaar mengen.
‘Je kunt het systeem zien als een energiecentrale in het klein’, legt promovendus Silva Testa uit. ‘Hoe groter de tanks, hoe meer energie je kunt opslaan. Dit maakt deze batterijen perfect voor grootschalige toepassingen, zoals het opslaan van overtollige energie uit elektriciteitsnetwerken.’
Dit is vooral nuttig op momenten dat hernieuwbare bronnen, zoals zonnepanelen en windmolens meer energie opwekken dan ze verbruiken. Redox-flowbatterijen slaan deze energie op en zetten die in wanneer de vraag groter is dan het aanbod, bijvoorbeeld tijdens piekuren of op bewolkte dagen.
Het onderzoeksteam aan het werk
Het team van de Radboud Universiteit richt zich op drie hoofddoelen:
- Verbeteren van de batterijstabiliteit: door beter te begrijpen wat er op moleculair niveau gebeurt tijdens het opladen en ontladen, zijn de onderzoekers in staat moleculen te ontwikkelen die langer meegaan en stabieler zijn. ‘We gebruiken geavanceerde analysemethoden, zoals nucleaire magnetische resonantie (NMR) om te zien hoe de moleculen zich gedragen’, vertelt Silva Testa.
- Verhogen van de energiedichtheid: ‘We werken aan nieuwe moleculen, die meer elektronen overdragen, wat betekent dat de batterij meer energie kan opslaan’, verklaart postdoctoraal onderzoeker De Kler. ‘Het doel is batterijen te maken die drie keer zo krachtig zijn als de huidige modellen.’
- Ontwikkelen van diagnostische hulpmiddelen: Zhao vergelijkt het werk van het team met een MRI-scanner in het ziekenhuis. ‘We maken instrumenten, waarmee je de batterij als het ware kunt scannen. Hierdoor zij we in staat precies te zien waarom een batterij goed of juist niet goed functioneert.’
