Vätska i flödesbatteri kan tanka framtidens elbil

2018-08-20 06:00  

Vätskan till flödesbatterier har hittills haft för låg energitäthet för att kunna användas i exempelvis bilar. Men steg åt rätt håll har nu tagits.

Ett flödesbatteri fungerar enligt principen att det är elektrolyter i form av en vätska som bär energin. Vätskan kan därmed lagras vid sidan av själva batteriet. I takt med att den kemiska energin i vätskan omvandlas till el pumpas ny vätska in i batteriet. Det är därför en attraktiv tanke att kunna använda flödesbatterier i elbilar eftersom de då snabbt skulle kunna tankas upp med ny vätska igen, på samma sätt som med bensin- eller dieselbilar. Vätskan till ett flödesbatteri kan dessutom återuppladdas.

Men som i så många andra liknande sammanhang är problemet energiltätheten, som mäts i wattimmar per liter. Flödesbatterier används därför mest vid stationär energilagring, exempelvis för att jämna ut belastningen i elnät, även om företaget NanoFlowcell 2014 presenterade bilen Quantino som med tekniken skulle kunna ta sig 100 mil på en laddning.

Forskare vid universitetet i Glasgow menar nu ha nått ett genombrott som ökar energitätheten i elektrolyten tiofaldigt, enligt en artikel publicerad i Nature Chemistry och förklarad närmre här.

Läs mer: Tillverkade batteri av alger – nu gör de ett pappersbatteri

En av forskarna, Leroy Cronin, förklarar att man under 20-30 års tid inte trodde att den komplicerade sammansatta jonen som används för energilagringen kunde bära fler än 6 reversibelt lagringsbara elektroner. Den sammansatta jonen i detta fall består av 2 fosfor-, 18 volfram- och 62 syreatomer.

Nu har forskarna upptäckt att antalet reversibelt lagringsbara elektroner kan ökas till 18 i en vattenlösning. Detta genom att höja koncentrationen av den sammansatta jonen i vätskan, samt genom att tillsätta litiumjoner.

På så vis uppnådde forskarna en praktisk energitäthet på 225 wattimmar per liter och en teoretisk dito på över 1 000 wattimmar per liter. Som jämförelse har bensin har en energitäthet på 9 500 wattimmar per liter.

Möjligt att tanka elbilar

”Eftersom energin bärs av en vätska innebär det att det en dag kan vara möjligt att tanka elbilar, utrustade med ett flödesbatteri, med en sådan laddad vätska”, skriver Leroy Cronin.

Problemet är de volymer som skulle krävas för att få tillräcklig räckvidd. Med energitätheten 225 wattimmar per liter skulle det krävas åtskilliga hundra liter. På mejl svarar dock Leroy Cronin att man vid den teoretiska gränsen kring 1 000 wattimmar per liter skulle kunna nå 50–100 kilowattimmar energi med 50–100 liter vätska. Som jämförelse väger Teslas största batteripaket på 100 kilowattimmar över ett halvt ton och har en räckvidd på 54 mil.

Det är alltså lovande siffror men då ska man komma ihåg att det gäller för den teoretiska energitätheten. Frågan är också vilken effekt batteriet kan generera.

Läs mer: Ny upptäckt kan ge elbilar dubbel räckvidd

Ytterligare en viktig aspekt är vilken verkningsgrad processen för att återuppladda vätskan har. Enligt Leroy Cronin ligger den på cirka 70 procent vilket ska jämföras med uppladdning av batterier som ligger på 80-90 procent.

Vätskan har en annan egenskap som är intressant i lagringssammanhang: Energin kan även avges i form av vätgas. Det öppnar enligt forskarna upp möjligheter till flexibla energilagringssystem som både kan producera elektricitet och vätgas.

På frågan i vilket sammanhang men skulle vilja producera vätgas när man har möjlighet att direkt producera elektricitet svarar Leroy Cronin att uppvärmning av hus kan vara en sådan tillämpning.

Johan Kristensson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Aktuellt inom

Prevas

Debatt