Een batterij die écht betaalbaar is en ook nog eens snel genoeg om de energie van zonnepanelen in real-time op te slaan? Onderzoekers van de Monash University hebben het werkelijkheid gemaakt.
De onderzoekers ontwikkelden een innovatie, watergebaseerde “flow battery” die niet alleen geschikt is voor grootschalige opslag, maar voor het eerst ook voor huishoudens aantrekkelijk wordt. Een gamechanger in de energietransitie?
Oud concept, nieuwe kracht
Flowbatterijen bestaan al decennialang. Ze slaan energie op in vloeibare elektrolyten die door een cel worden gepompt. Tot nu toe werden ze vooral ingezet bij industriële toepassingen vanwege hun trage laadsnelheden en omvangrijke formaat. Maar met de introductie van een nieuwe membraanstructuur brengen de onderzoekers van Monash daar verandering in.
De kern van de doorbraak zit in de verbetering van de ionselectiviteit. Het membraan laat ‘goede’ ionen snel door en houdt ongewenste ionen buiten de deur, wat resulteert in een snelle, stabiele werking zelfs bij hoge stroomdichtheden. Daarmee overtreft deze nieuwe batterij zelfs de industriestandaard Nafion-membraan – zowel in snelheid als in stabiliteit.
Beter dan Tesla’s Powerwall
Tot nu toe lagen thuisbatterijen vooral in handen van lithium-iontechnologie, zoals Tesla’s Powerwall. Die systemen zijn efficiënt, maar relatief duur, brandbaar en afhankelijk van schaarse grondstoffen. De nieuwe flowbatterij van Monash werkt op waterige elektrolyten, is volledig niet-toxisch, niet-ontvlambaar, en gebruikt overvloedige materialen. En dat terwijl hij 600 cycli onder hoge belasting doorstaat zonder noemenswaardig capaciteitsverlies.
“We hebben een veilige, betaalbare samenstelling gebruikt en deze snel genoeg gemaakt om zonne-energie van daken in real-time op te slaan,” zegt Wanqiao Liang, eerste auteur van de studie en promovendus aan de afdeling Materiaalkunde van Monash University.
Hydrofiel SPEEK-membraan
De onderzoekers rapporteren de combinatie van een hydrofiele mixed-matrixmembraan (SPEEK-SX) met sulfoneerde polydichloorxyleen (Sp-DCX) als toevoeging en sulfoneerde poly(ether ether keton) (SPEEK) als matrix. Dat klinkt als een mondvol, maar het resultaat is een structuur die veel beter bestand is tegen elektrolytkruisbesmetting. De Sp-DCX-microporiën zorgen bovendien voor een hoge mobiliteit van natriumionen – essentieel voor hoge laadstromen.
De studie, gepubliceerd in Angewandte Chemie, benadrukt dat deze organische redox flow batterij (ORFB) ook veelbelovend is voor grootschalige netstabilisatie. Maar vooral de schaalbaarheid naar woningen maakt deze innovatie bijzonder interessant.
Betaalbaar én schaalbaar
Volgens Liang opent deze ontwikkeling de deur naar systemen die niet alleen goedkoper zijn, maar ook eenvoudiger te schalen: van een eengezinswoning tot een klein appartementencomplex of buurtbatterij.
“Als de prototypes blijven presteren zoals verwacht, zou dit systeem binnen enkele jaren op de markt kunnen zijn,” aldus Liang. De onderzoekers zijn inmiddels begonnen met het 3D-printen van prototypes en testen deze onder realistische omstandigheden.
Drempel verlagen
Hoewel de zonnepanelenmarkt het afgelopen jaar een terugslag kende, groeit de vraag naar thuisbatterijen snel. Sinds sommige energieleveranciers terugleverkosten zijn gaan rekenen voor stroom die huishoudens terugleveren aan het net, wordt lokale opslag financieel aantrekkelijker. Toch blijft de drempel voor veel gezinnen hoog – met name door de prijs en brandveiligheid van bestaande systemen.
Een veilige, schaalbare batterij die geen zeldzame metalen gebruikt én betaalbaar is, kan die drempel verlagen. Daarmee worden huishoudens niet alleen minder afhankelijk van het net, maar ook veerkrachtiger in een energiemarkt in transitie.
Klaar voor de sprong naar jouw meterkast
De ontwikkeling van deze snelle, veilige en watergebaseerde flowbatterij betekent mogelijk het begin van een nieuw tijdperk voor thuisbatterijen. Waar lithium-ion tegen grenzen aanloopt, bieden deze organische batterijen een duurzaam en schaalbaar alternatief.
Geen sciencefiction meer, maar technologie die op het punt staat realiteit te worden – en jouw huishouden kan er straks misschien al van profiteren.
