211service.com
Jaren in de maak, veelbelovende oplaadbare metaal-luchtbatterijen op de markt
Na jaren van ontwikkeling, een nieuwe batterijtechnologie vanaf het begin Fluïdische energie wordt gecommercialiseerd (zie Wedden op een doorbraak van metaal-luchtbatterijen). Het is een oplaadbare metaal-luchtbatterij waarvan de eerste toepassing de vervanging is van back-upsystemen voor diesel- en loodzuurbatterijen voor telecommunicatietorens en voor andere bedrijven die een constante stroomtoevoer nodig hebben. Het bedrijf demonstreert al een jaar stilletjes zijn batterij bij klanten. In een interview met MIT Technology Review , heeft Cody Friesen, oprichter en chief technology officer van Fluidic Energy, voor het eerst details over zijn product openbaar gemaakt.
Celvermogen: De doos aan de rechterkant bevat batterijen van Fluidic Energy die deze telecommunicatietoren door stroomuitval laten werken.
Metaal-luchtbatterijen hebben het potentieel om meer energie op te slaan dan lithium-ionbatterijen, die nu worden gebruikt in elektrische voertuigen en sommige nettoepassingen. Op basis van de gebruikte materialen kunnen metaal-luchtbatterijen ook goedkoper zijn dan loodzuurbatterijen, de goedkoopste, veelgebruikte oplaadbare batterijen.
Maar hoewel niet-oplaadbare metaal-luchtbatterijen al heel lang commercieel worden gebruikt - ze worden bijvoorbeeld vaak in hoortoestellen gebruikt - was het moeilijk om ze oplaadbaar te maken. In een metaal-luchtbatterij reageert een metaal zoals zink (dat in het geval van Fluidic Energy wordt gebruikt) met zuurstof uit de lucht om elektriciteit op te wekken.
Om een metaal-luchtbatterij herhaaldelijk op te laden, is het nodig om die zuurstof te verwijderen en weer zinkmetaal te vormen. Maar het metallische zink dat achterblijft, heeft de neiging poreuze structuren te vormen die veel meer ruimte innemen dan dicht, massief metaal, waardoor het potentiële voordeel van metaal-luchtbatterijen teniet wordt gedaan. Bij het opladen kan het zink ook wortelachtige structuren vormen die kortsluiting in de batterij veroorzaken. Het maken van een duurzame luchtelektrode - de plaats van de interactie tussen de batterij en de buitenomgeving - is ook een uitdaging. De bestaande zijn prima voor batterijen voor eenmalig gebruik, maar niet voor oplaadbare batterijen die bedoeld zijn om langer mee te gaan.
Om het probleem van zinkproductie van omvangrijke, dendritische structuren aan te pakken, gebruikt Fluidic Energy chemische additieven om ervoor te zorgen dat zink dichte, uniforme lagen vormt. Het probleem is dat deze additieven de neiging hebben om na verloop van tijd te verdampen of af te breken. Fluidic Energy heeft gepatenteerde ionische vloeistoffen ontwikkeld die niet verdampen en niet ontleden bij de spanningen die in de batterij worden waargenomen, en die, cruciaal, goedkoop zijn. De hoge kosten van ionische vloeistoffen hebben ervoor gezorgd dat ze niet in batterijtoepassingen kunnen worden gebruikt.
Friesen zegt dat het bedrijf ook luchtelektroden heeft ontwikkeld die vijf tot zeven keer langer meegaan dan andere op de markt, hoewel hij de specifieke ontwikkelingen die dat mogelijk maakten geheim houdt.
De resulterende batterijen zijn goedkoper dan het kopen van de combinatie van loodzuurbatterijen en dieselmotoren die doorgaans worden gebruikt om telecommunicatietorens tijdens stroomuitval te laten werken. En ze kosten veel minder in gebruik, omdat ze geen dieselbrandstof meer nodig hebben, tenminste als de telecommunicatietorens op het net zijn aangesloten. (De batterijen kunnen ook worden gebruikt in off-grid-toepassingen, waar ze moeten worden gekoppeld aan een stroombron zoals zonnepanelen of een dieselgenerator.)
Hoewel de batterijen een goede oplossing lijken voor telecommunicatietorens, kan het nog even duren voordat de batterijen in auto's worden gebruikt. Metaal-luchtbatterijen zijn een intrigerende technologie voor auto's omdat ze het potentieel hebben om drie of vier keer zoveel elektriciteit op te slaan als lithium-ionbatterijen, wat het voertuigbereik zou kunnen vergroten of het mogelijk zou maken om kleinere, goedkopere batterijpakketten te gebruiken. We komen daar niet in de buurt, zegt Friesen, hoewel de technologie aanzienlijk meer energie opslaat dan loodzuurbatterijen.
Grootschalige netopslag kan ook een uitdaging zijn. Historisch gezien was efficiëntie een probleem met metaal-luchtbatterijen, die bijna de helft van de energie die erin is opgeslagen, kunnen verspillen. Friesen zegt dat Fluidic het probleem heeft aangepakt, maar om concurrentieredenen zou hij de specifieke efficiëntie niet geven, behalve om te zeggen dat onze efficiëntie veel verder gaat dan die van een diesel- en loodzuursysteem.
Bij het aanpakken van de back-upstroommarkt krijgt Fluidic Energy te maken met een taaie concurrent. GE opende onlangs een grote fabriek in Schenectady, New York, om batterijen te bouwen die ook zijn ontworpen om dieselgeneratoren en loodzuurbatterijen te vervangen (zie GE's nieuwe batterij om het elektriciteitsnet te versterken en binnen GE's nieuwe batterijfabriek).