211service.com
Sun Catalytix zoekt tweede daad met Flow Battery
MIT-spin-off Sun Catalytix moest zijn gedurfde visie om de waterstofeconomie mogelijk te maken in de ijskast zetten. Maar het heeft nog steeds agressieve technische doelen.
Mike Decelle, CEO van Sun Catalytix, pronkt met de twee door het bedrijf ontworpen elektrolyten die worden gebruikt in een geplande stroombatterij voor rasteropslag. Krediet: Martin LaMonica.
Het in Cambridge, Massachusetts gevestigde bedrijf heeft het afgelopen anderhalf jaar besteed aan het ontwerpen van een stroombatterij voor rasteropslag en is van plan later dit jaar een prototype te hebben, vertelt CEO Mike Decelle me. De hoop is om het systeem op kilowattschaal dit jaar te testen en tegen het einde van het jaar extra financiering te verzamelen voor verdere ontwikkeling.
Flow-batterijen zijn een van de meest aantrekkelijke batterijtechnologieën voor het opslaan van meerdere uren energie op het net. Ze kunnen worden gebruikt om het variabele aanbod van wind- en zonneparken af te vlakken of back-upstroom te leveren voor gebouwen of campussen met on-site stroomopwekking. Een commercieel product van Sun Catalytix zou vier tot zes uur lang één megawatt stroom kunnen leveren en in een zeecontainer van 40 voet passen, zegt Decelle.
Er zijn al tientallen flowbatterijen aangesloten op het net van bedrijven met vanadium- en zinkbromidechemie. Sun Catalytix gebruikt designermoleculen die zijn gemaakt van overvloedige materialen die milieuvriendelijk zijn en lage kosten opleveren, zegt Decelle. Het bedrijf mikt op een prijs van $ 200 tot $ 250 per kilowattuur capaciteit, veel minder dan batterijen met een lange levensduur die nu op het net staan.
De stap om zich te concentreren op stroombatterijen is een dramatische wending voor Sun Catalytix. De startup is in 2009 uit het MIT voortgekomen om een goedkope katalysator, ontwikkeld door professor Daniel Nocera, op de markt te brengen. Hiermee stelde Nocera zich een kunstmatig blad voor dat de waterstof goedkoop uit water zou kunnen strippen en de waterstof in een brandstofcel zou kunnen gebruiken om elektriciteit te maken. Het bedrijf haalde durfkapitaal op bij Polaris Venture Partners en bij het Indiase conglomeraat Tata, dat interesse toonde in zijn technologie voor gedistribueerde energie. Het kreeg ook een ARPA-E-subsidie voor een materiaal dat waterstof rechtstreeks uit water kan produceren uit zonne-energie. (Zie, een groener kunstblad.)
De visie om een goedkope elektrolysator op zonne-energie te gebruiken, zorgde voor veel publiciteit voor het bedrijf en Nocera, die pleitte voor het gebruik van de technologie in ontwikkelingslanden. In die tijd waren veel durfkapitalistische bedrijven bereid te investeren in bedrijven die waren opgericht om laboratoriumonderzoek te commercialiseren. Maar zoals de ervaring bij Sun Catalytix laat zien, zijn de ontwikkelingstijden in de materiaalwetenschap doorgaans vele jaren en is er een aanzienlijke hoeveelheid kapitaal nodig om op de markt te brengen.
Decelle kwam in juni 2011 bij het bedrijf en tegen de herfst was het duidelijk dat het bedrijf een kortere termijn commerciële markt moest nastreven. Die (kunstmatige blad)technologie leunt vaak op waterstofinfrastructuur. Maar als je daarover nadenkt in tijdschalen van durfkapitaal, is het een moeilijk veld, zegt hij.
Het bedrijf, dat bezig is met het aanvragen van patenten rond de flow-batterijtechnologie, is stil over de materialen die het in een flow-batterij zal gebruiken, maar de chemie zal een hogere vermogensdichtheid opleveren dan traditionele ontwerpen, zegt Decelle. Het zijn de juiste aardrijke metalen in het juiste moleculaire raamwerk, zegt hij. Het verhogen van de vermogensdichtheid van een flow-accu vertaalt zich direct in lagere kosten omdat er meer vermogen kan worden gegenereerd uit bestaande componenten.
De mechanica van de stroombatterij zelf zal traditioneel zijn: er zullen twee grote tanks zijn die een waterige elektrolyt bevatten, die in een enkele tank worden gepompt met een membraan dat de twee vloeistoffen scheidt. Wanneer het in één richting in de stapel stroomt, vindt er een elektrochemische reactie plaats over het membraan om een stroom van elektriciteit te produceren. Om het apparaat weer op te laden, worden de vloeistoffen omgekeerd gepompt.
Ongeveer de helft van de 26 mensen bij SunCatalytix zijn chemisch ingenieurs en de andere helft zijn ingenieurs, van wie velen afkomstig zijn uit de brandstofcelindustrie, zegt Decelle. De prestaties van flowbatterijen, die vergelijkbaar zijn met brandstofcellen, zijn de afgelopen jaren aanzienlijk verbeterd omdat ingenieurs hun voordeel kunnen doen met het werk aan membranen en andere componenten van brandstofcellen met een hoger vermogen.
Sun Catalytix wordt geconfronteerd met een brede reeks concurrenten die wedijveren om energieopslagsystemen voor het elektriciteitsnet te verkopen, die zeer hoge eisen stellen aan veiligheid, kosten en betrouwbaarheid. Wat betreft het originele waterstofproducerende elektrolysewerk, zegt Decelle dat het niet volledig is gesloopt, alleen op de plank, terwijl de chemische ingenieurs van het bedrijf zich concentreren op een commercieel product. Nocera en andere onderzoekers blijven ondertussen doen Onderzoek over het verbeteren van de efficiëntie van een waterstofproducerend zonne-energieapparaat.