Voer een redoxflowaccu uit als een soort zandloper en je bent van alle ellende met pompen af. Veel goedkoper, belooft MIT-onderzoeker Yet-Ming Chiang in Energy & Environmental Science.

Zo’n flowaccu werkt met twee zoutoplossingen, die elk heen en weer worden gepompt tussen twee opslagtanks. Halverwege komen ze met elkaar in contact waarbij ze een redoxreactie met elkaar aangaan; in de ene richting pomp je er elektrische energie in, in de andere richting verloopt de omgekeerde reactie en kun je die energie weer aftappen. Om te voorkomen dat beide vloeistoffen mengen, zit er gewoonlijk een poreus membraan tussen.

Het idee is al tientallen jaren oud en leent zich vooral goed voor grootschalige opslag: je kunt die tweemaal twee opslagtanks immers zo groot maken als je wilt. Bijkomend voordeel is dat die opslagcapaciteit volledig onafhankelijk is van het aantal ampères dat de accu kan leveren; bij de meeste accu-ontwerpen zijn die twee waarden juist wel inherent aan elkaar gekoppeld.

Maar het aantal praktijktoepassingen is nog altijd beperkt. Een van de redenen zou kunnen zijn dat je een ingewikkeld en dus duur systeem van pompen en kleppen nodig hebt om de accu goed zijn werk te laten doen.

Vandaar dat Chiang en collega’s nu met een variant komen waarin de zwaartekracht voor die regeling zorgt. Je houdt de accu gewoon een beetje schuin zodat de vloeistoffen er vanzelf doorheen lopen. Om te switchen van laden naar ontladen klap je hem simpelweg om, net zoals je doet met een zandloper. Door de hellingshoek te wijzigen kun je de flow instellen, en dus het opgenomen of geleverde vermogen.

Constructietechnisch komt het neer op een platte bak met een as er doorheen, en een voorziening om die as in de gewenste stand vast te zetten. Uiteraard heb je nog steeds pompen nodig om de vloeistoffen terug te brengen van het laagste naar het hoogste punt. Maar dát pomptempo beïnvloedt de werking van de accu niet, zolang het niet te laag is.

Chiang moet toegeven dat de regeling van die hellingshoek niet triviaal is. Voor flowcellaccu’s gebruik je het liefste ‘vloeistoffen’ met een zo hoog mogelijke opslagcapaciteit per liter. In de praktijk zijn dat stroperige slurries van vaste stoffen die het niet-Newtonse gedrag vertonen dat we kennen van tomatenketchup: je moet moeite doen om ze aan het stromen te krijgen maar dan gaat het ook ineens erg hard.

Bovendien werkt het alleen als de stroomsnelheden van beide vloeistoffen goed op elkaar zijn afgestemd. Om het simpel te houden is in het prototype één van de twee vervangen door een vaste stof (een plaat lithium), wat de capaciteit natuurlijk nogal beperkt.

bron: MIT