Stel je voor dat je naar een benzinestation trekt, je tank openmaakt en het mondstuk van de brandstofdispenser eruit trekt. Maar in plaats van gas komt er een mengsel van water en alcohol. In plaats van uw brandstoftank te vullen, laadt het mengsel de batterij van uw elektrische auto op - onmiddellijk.
gerelateerde inhoud
- Vijf vragen die u moet hebben over de nieuwe door Tesla aangedreven batterijbank in Californië
Dit is de droom van John Cushman, een wetenschapper van de Purdue University die een "direct oplaadbare" batterij voor elektrische auto's heeft ontwikkeld. De methode van Cushman maakt gebruik van water, ethanol (hetzelfde type alcohol dat u in alcoholische dranken aantreft), zout en opgeloste metalen. Hiermee zouden eigenaren van elektrische auto's hun auto snel en gemakkelijk kunnen opladen, met behulp van bestaande benzinestations die zijn omgezet in oplaadstations voor batterijen.
“We probeerden een milieuvriendelijke en economische manier te vinden om mobiele voertuigen zoals auto's en vrachtwagens en golfauto's van stroom te voorzien, en dit op een manier die je niet zou moeten doen om je auto voor X aantal uren aan te sluiten, 'Zegt Cushman.
De batterij is een voorbeeld van een "stroombatterij", die twee chemische verbindingen gebruikt die in vloeistoffen zijn opgelost om positief en negatief geladen zijden te vormen. De vloeistoffen worden in een batterijcel gepompt die de chemische energie omzet in elektrische energie. Doorgaans gebruiken flow-batterijen membranen om de twee vloeistoffen te scheiden. Maar de batterij van Cushman gebruikt water en ethanol en zout om het water en ethanol in twee lagen te scheiden, zonder dat een membraan nodig is. Dit geeft de batterij een voordeel ten opzichte van traditionele stroombatterijen, zegt Cushman, omdat membranen vaak de zwakke schakel zijn.
"Membranen hebben de neiging kapot te gaan en als ze kapot gaan, kortsluiten de accu's", zegt hij.
Deze methode maakt het mogelijk om een systeem met voldoende energie per volume te bouwen om een auto van stroom te voorzien.
"Ik weet niet of we kunnen tippen aan wat ze hebben in lithiumbatterijen, maar dat hoeft niet", zegt Cushman. "We geloven eigenlijk dat we voldoende vermogen beschikbaar hebben om een lichte auto vrij snel te versnellen, maar misschien niet zo snel als 0 tot 60 in vier seconden. Wie heeft dat soort versnelling echt nodig? De meeste auto's op gas komen niet in de buurt."
Terwijl elektrische auto's steeds populairder worden, is opladen een vast probleem. Tesla, wiens Model S de best verkochte elektrische auto in Amerika is, vertrouwt op een netwerk van oplaadstations voor bestemmingen waar chauffeurs meerdere uren of overnachtingen kunnen plannen, of superchargerstations die auto's in ongeveer 30 minuten opladen. Maar, afhankelijk van waar je rijdt, kunnen deze stations er maar weinig zijn. Enorme Midwestern-staten zoals Kansas en Missouri hebben bijvoorbeeld maar een handvol. Dit betekent dat een lange-afstandsreis in een Tesla een zorgvuldige planning vereist. De angst om ver van een laadstation af te raken komt zo vaak voor bij bestuurders van elektrische auto's dat het zelfs een naam heeft: 'bereikangst'.
Cushman stelt zich benzinestations voor die worden omgezet in tankstations, misschien één pomp per keer als de vraag toeneemt. Stations kunnen hun bestaande infrastructuur en transportketen gebruiken voor de elektrolytvloeistof.
"De oliemaatschappijen willen niet al hun benzinestations aan de kant van de weg zien", zegt Cushman. “We kunnen onze elektrolyten door de bestaande pijpleidingen pompen. Er is niets gevaarlijks; het is allemaal biologisch afbreekbaar. "
De verbruikte elektrolyten kunnen in opslagtanks bij benzinestations worden gedumpt en naar een raffinaderij worden vervoerd, idealiter een die wordt aangedreven door schone zonne- of windenergie. Daar kan het worden gereconstitueerd en direct naar benzinestations worden verzonden.
"Het is een gesloten lussysteem", zegt Cushman.
Cushman en zijn team, die het bedrijf Ifbattery LLC medeoprichter hebben gemaakt om de technologie te commercialiseren, zijn momenteel in gesprek met het leger over het gebruik van de batterijtechnologie om stille, heimelijke voertuigen met weinig warmte te voeden om aandacht van de vijand te trekken. Ze willen ook grotere prototypes bouwen en samenwerken met productiepartners om de batterijen uiteindelijk op de civiele markt te brengen. Cushman denkt dat er een "belangrijke mogelijkheid" is dat de technologie over tien jaar wijdverbreid op Amerikaanse wegen zal zijn, maar aarzelt om voorspellingen te doen.
Hoewel er verschillende flow-batterijtechnologieën zijn, hebben ze moeite om op de markt te komen en als ze dat doen, hebben ze het moeilijk gehad om te concurreren met de veel meer gevestigde lithium-ionbatterijen. "[P] kunst van het probleem met stroombatterijen is dat de meeste vooruitgang tot nu toe in het laboratorium is geweest", schrijft Peter Maloney in Utility Dive, een nieuwsbrief over de nutsbedrijven. "Li-ionbatterijen daarentegen hebben een lange staat van dienst in installaties in het veld in alles, van computers en smartphones tot elektrische voertuigen en op megawatt-schaal aangesloten opslagfaciliteiten."
Maar ontwikkelingen zoals die van Cushman kunnen de vergelijking veranderen. De prijs zal ook een factor zijn - eerdere stroombatterijen hebben de neiging om relatief dure metalen zoals vanadium te gebruiken. De batterij van Cushman gebruikt water, ethanol, zout en goedkoop aluminium of zink.
"Mijn verantwoordelijkheid was het doen van de chemie, " zegt Cushman. "Het is nu slechts een kleine stap om een commercieel levensvatbaar product te maken."
