De lithium-lucht batterijen kunnen energie voor auto's, huizen en de industrie opslaan

Één van de alternatieven die vandaag in vele delen van de wereld worden bestudeerd is de lithium-lucht batterij. Enkele Braziliaanse inspanningen in het onderzoek naar dergelijk apparaat werden voorgesteld op Dag Twee van FAPESP-Week Londen, hielden 11-12 Februari, 2019.

„Er is heel wat bespreking vandaag over elektrische auto's. Sommige Europese landen denken ook over het verbieden van verbrandingsmotoren. Bovendien vergen de vernieuwbare bronnen zoals zonne-energie batterijen om op te slaan wat in de loop van de dag door zonnestraling wordt geproduceerd,“ bovengenoemde Rubens Maciel Filho, een professor op de School van Chemische Techniek van de Universiteit van Campinas (UNICAMP).

Lithium-lucht batterij die, momenteel gebruikt slechts op een laboratoriumschaal de functioneert, omringende zuurstof als reagens. De batterij slaat extra energie door een elektrochemische reactie op die in de vorming van lithiumoxyde resulteert.

„Het is een duurzame manier om elektrische energie op te slaan. Met vooruitgang, kan het talrijke lossing/lastencycli steunen. Het heeft groot potentieel voor gebruik in vervoer, in licht en zware voertuigen. Het kan ook in stroomdistributienetwerken werken,“ zei de onderzoeker.

Maar het veranderen van experimenten in commercieel haalbare producten impliceert het begrip van de grondbeginselen van de elektrochemische reacties die in het proces voorkomen.

„Het vereist ook de ontwikkeling van nieuwe materialen die ons aan hefboomwerkings wenselijke reacties toestaan en minimaliseren of ongewenste degenen vermijden,“ bovengenoemde Maciel, directeur van het New Energy-Innovatiecentrum (CINEMATOGRAFIE). Met eenheden bij UNICAMP, het Onderzoekinstituut van Kernenergie (IPEN) en het de Chemieinstituut van São Carlos bij de Universiteit van São Paulo (USP), wordt het centrum gesteund door FAPESP en Shell onder het toepassingsgebied van het Programma van TechniekOnderzoekscentra (ERC).

Hij ging verklaren dat enkele fenomenen in operando, of met andere woorden, in realtime moeten worden waargenomen. Het „idee is spoor van de reacties te houden die in dynamische experimenten en de verschillende chemische species voorkomen die worden gevormd, zelfs als tijdelijk.

Anders, worden enkele stadia in het proces verloren en de batterij wordt inefficiënt in termen van lastentijd en duur van last.“

Om deze metingen te leiden, gebruiken de onderzoekers het Nationale Synchotron Lichte Laboratorium (LNLS) op het Braziliaanse Centrum voor Licht Onderzoek naar Energie en Materialen (CNPEM), die in Campinas wordt gevestigd.

Een ander project dat tijdens de zitting wordt voorgelegd impliceerde zwavel-lucht batterijen. Ondanks zijn niet zoals efficiënt, zijn zij goedkope en opslagenergie voor vele uren. „Zij kunnen energie maximaal 24 uren aan zeer lage kosten opslaan. Zijn hoofdingrediënten zijn zwavel en bijtende soda en zij zijn uiterst goedkoop. Daarom investeren wij in hen,“ bovengenoemde Nigel Brandon, een professor bij Imperial College.

Wegens deze kenmerken, kunnen de zwavel-lucht batterijen in huizen of ondernemingen worden gebruikt. Brandon gelooft, echter, dat hun grootste potentieel in het laden posten voor elektrische auto's is, die alledaagsere toe te schrijven aan het Europese doel om koolstofemissies 80% tegen 2050 te snijden zullen worden.

„Het is belangrijk om het feit dat te onderstrepen de verschillende batterijprojecten niet concurreren met elkaar maar eerder elkaar,“ bovengenoemde Geoff Rodgers van Brunel Universitair Londen, zittingsfacilitator aanvullen.

Zon, waterstof en biofuels

De efficiëntere batterijen zijn bijzonder belangrijk in een scenario waarin het gebruik van zonne-energie zou moeten stijgen. De piek zonnestraling zal in de loop van de dag de behoefte aan efficiënte opslag van energie vereisen zodat kan het op bij nacht worden getrokken.

Maciel sprak ook over een project bij CINEMATOGRAFIE om efficiëntere photovoltaic cellen te ontwikkelen die in de toekomst om zonne-energie in elektriciteit ook om te zetten om chemische producten, of zelfs waterstof zouden kunnen worden gebruikt uit waterhydrolyse te verkrijgen.

De vloeibare waterstof is een zeer efficiënte brandstof, maar zijn productie brengt high-energy kosten met zich mee. Het is één van de opties die in het Verenigd Koninkrijk worden overwogen aangezien biofuels niet zo haalbaar zoals in Brazilië zijn.

„Wij zoeken nieuwe bacteriële enzymen voor oxydatie van lignine, een aromatisch polymeer dat omhoog meer dan 25% van installatiecelwanden maakt en deel van het residu van biofuel productie uitmaakt. Het doel is nieuwe producten zoals biofuels, nieuwe plastieken en chemische producten voor de industrie te ontwikkelen,“ bovengenoemd Timoteegras Bugg van de Universiteit van Warwick.