Het lijkt er op dat onderzoekers van de TU Wenen dé oplossing hebben gevonden voor het opslaan van elektrische energie: de zuurstofionbatterij. Die zou haast niet ‘dood’ te krijgen zijn, geen weinig voorkomende stoffen gebruiken en niet in brand kunnen vliegen zoals lithiumionbatterijen nog al eens doen. Tikje vervelend is dat ze het alleen doen bij hogere temperaturen, maar dat zou bij grootschalige energieopslag geen probleem zijn.
De energiedichtheid van de zuurstofionbatterijen is niet zo hoog als van de ‘concurrent’, maar een belangrijk voordeel voor deze nieuwe opslagvariant zou de lange levensduur zijn. De opslagcapaciteit gaat gaandeweg veel minder achteruit dan bij lithiumionbatterijen en dat is een niet weg te moffelen voordeel. Daarbij zou ze anders dan lithiumionbatterijen weer eenvoudig op te werken zijn. Het nieuwe batterijtype zou daardoor ook bijzonder geschikt zijn voor grootschalige opslag. Op de vinding zou al octrooi zijn aangevraagd en dat is dan weer een naar trekje van de uitvinders (vindt as).

De batterij zou niet bedoeld zijn voor apparatuur zoals telefoons of voor e-voertuigen vanwege de lagere energiedichtheid (ongeveer eenderde van die van de lithiumionbatterij) en aangezien er temperaturen tussen de 200 en 400°C voor nodig zijn, maar zou vooral geschikt zijn voor grootschalige opslag van energie van, bijvoorbeeld, windturbines en zonnecellen.
“We hebben al lang veel ervaring met keramische materialen (zeg maar aardewerk; as), die gebruikt worden in brandstofcellen“, zegt Alexander Schmidt van de TU in Wenen. “Dat bracht ons op de gedachte om te kijken of die materialen ook zouden zijn te gebruiken voor batterijen.”
Die poreuze materialen kunnen negatieve zuurstofionen bevatten. Als je een spanning over de polen zet dan verkassen die zuurstofionen naar de andere elektrode en verliezen hun lading. Als ze weer naar de eerste pool verhuizen dan geeft de batterij zijn opgeslagen elektrische energie weer af. Volgens Schmidts baas Jürgen Fleig is het principe van deze batterij niet veel anders dan van de lithiumionbatterijen. “Onze materialen hebben echter voordelen.” Dan hebben we het over brandveiligheid en over het niet-gebruik van zeldzaam voorkomende grondstoffen.

Bovendien zijn keramische materialen eenvoudig te ‘kneden’ qua samenstelling en structuur, zo stellen de onderzoekers. Weliswaar werd in het prototype nog lanthaan gebruikt, maar dat zal vervangen worden door een ‘ordinairder’ element. Kobalt en nikkel, veelvuldig in concurrenten gebruikt, zijn niet nodig in de zuurstofionbatterij.

Onbeweeglijk

Schmid: “In veel batterijen krijg je op een gegeven moment het probleem dat de ladingsdrager niet meer kan bewegen. Dan zijn ze onbruikbaar geworden.” Dat zou met de zuurstofionbatterijen niet kunnen gebeuren aangezien die simpel regenereerbaar zijn door nieuwe zuurstof uit de lucht toe te voegen.

Schmid is optimistisch: “Als je bijvoorbeeld een heel gebouw voorziet van energieopslagsystemen, dan speelt de geringere energiedichtheid en de verhoogde temperatuur geen rol”, stelt hij, “met de voordelen zoals de lange levensduur en de brandveiligheid.” Ik ben wel benieuwd wat het totaalrendement van zo’n zuurstofionbatterij is, gegeven de benodigde hoge werktemperatuur. Het rendement, wat houdt je over van de opgeslagen stroom, schijnt hoog te zijn (hoger dan 99%), maar daar moet je natuurlijk de energie vanaf trekken die je nodig hebt om het systeem op meer dan 200°C te houden.

Bron: idw-online.de