Algemeen

Koolstof-lucht-batterij als energiedrager

koolstof-lucht-batterij
Het bovenste keramiekmembraan is alleen doordringbaar voor CO2 (foto's: Wiley-VCH).

Koolstof zou een efficiënte energiedrager kunnen zijn voor solid-oxide brandstofcellen, maar het gevormde CO2 vertraagt het werkelijke verbrandingsproces: oxidatie van koolmonoxide. De energiedichtheid van de cel daalt. Onderzoekers van de Technische Universität Nanjing en de Curtin University in Perth beschrijven een nieuw soort ionen geleidend keramisch membraan. Dit membraan is volledig dicht voor andere gassen, maar doorlaatbaar voor CO2. In een buisvormige solid-oxide brandstofcel met koolstof als energiedrager kan het CO2 efficiënt worden afgevoerd waardoor de capaciteit van de cel toeneemt.

Batterijen worden overal toegepast, maar zijn zeker geen optimale energieleveranciers. De energiedichtheid en veiligheid zijn nog steeds voor verbetering vatbaar, met name een thema voor lithium-ion accumulatoren. De onderzoekers uit het Verre Oosten bewandelen een andere weg en ontwikkelen verder aan de solid-oxide brandstofcel (SOFC).

In hun nieuwe koolstof-lucht-batterij vormt koolstof de energiedrager, waarbij het reservoir buisvormig wordt omkleed met de anode. Het kenmerkende aan deze elektrochemische cel is echter het deksel aan de bovenkant met een speciaal keramisch membraan, dat alleen CO2 doorlaat en andere gassen efficiënt afscheidt.

Werkingsprincipe

koolstof-lucht-batterij
In de koolstof-lucht-batterij dient vast koolstof als energiedrager, waarvan het reservoir buisvormig van de anode wordt omkleed.

CO2 wordt in de elektrochemische cel gevormd aan de positieve elektrode. Het reageert met koolstof tot koolmonoxide, de eigenlijke brandstof. Door de snelle diffusie aan de anode zijn hoge reactiesnelheden mogelijk, maar het aanwezige CO2 vertraagt dit proces.

Het was vrij kostbaar om het CO2 efficiënt te scheiden. Keramische membranen bezitten een hoge doorlaatcapaciteit voor carbonaat, maar de efficiënte doorlaat voor CO2 hangt in dit geval vooral af van de doorlaat van zuurstofionen, zoals de auteurs hebben vastgesteld. Ze kozen daarom met samarium gedoteerd Ceroxide (SDC) als nieuw materiaal, dat goed geleidend is voor ionen en na een sinterproces een medium vormt met uitstekende geleidingspaden voor zuurstofionen.

Koolstof-lucht-batterij

De lege ruimtes in het frame werden met gesmolten carbonaat gevuld, resulterend in een sterk gecomprimeerd twee fasen membraan van SDC-carbonaat. Dit membraan was niet alleen absoluut dicht voor gassen maar ook, afhankelijk van de temperatuur, doorlaatbaar voor CO2.

De sterke verhoging van de doorlaatbaarheid ligt volgens de onderzoekers waarschijnlijk aan de sterk verbeterde verdichting van het membraan door de nieuwe techniek. De koolstof-lucht-cel bereikt bij de specifieke bedrijfstemperaturen voor SOFC’s (tot circa 850 °C) een interessante vermogensdichtheid en bedrijfsspanning. Als toepassingsgebieden hebben de onderzoekers vooral draagbare energievoorziening op het oog.

  • Zevende as van Rollon: extra maten voor kleine robots

    Rollon heeft zijn assortiment zevende assen uitgebreid met twee extra maten voor automatiseringstaken met een lager laadvermogen (foto: Rollon)Met de productlijn Seventh Axis biedt Rollon een uitgebreid portfolio van modulaire aluminium assen voor robottoepassingen. Nu is het assortiment uitgebreid met twee extra maten in het… Lees verder →

  • ABB breidt met overname portfolio flexibele automatisering uit

    ABB neemt ASTI Mobile Robotics Group (ASTI) overnemen. Hiermee kan ABB een compleet portfolio aanbieden voor de volgende generatie van flexibele automatisering. (foto’s: ABB)ABB heeft aangekondigd dat het de ASTI Mobile Robotics Group (ASTI) zal overnemen, fabrikant van autonome mobiele robots (AMR). Hiermee wordt het… Lees verder →

  • ABB introduceert geavanceerd HMI-scherm

    Met de Lite Panel introduceert ABB een geavanceerd HMI-scherm om tot 28 verschillende elektrische ABB-componenten te monitoren en besturen. (Foto: ABB)Met Lite Panel introduceert ABB een veilige, tijdbesparende en eenvoudig te installeren oplossing om tot 28 elektrische componenten te monitoren en besturen. Elektronische componenten, zoals… Lees verder →

  • Voxan en Max Biaggi plannen nieuwe wereldrecordpoging

    Voxan en Max Biaggi bereiden een nieuwe recordpoging voor. (Foto: Venturi)Motorfietsfabrikant Voxan, onderdeel van Venturi, fabrikant van elektrische voertuigen, maakt zich op voor het veroveren van een nieuw snelheidsrecord. Na het vestigen 11 nieuwe records in november 2020, wordt de elektrische motorfiets Voxan Wattman momenteel… Lees verder →

  • Huisman schaalt 3D-printen van kraanhaken op

    De 3D-geprinte kraanhaken wegen elk 1700kg en hebben een hijsvermogen van 350mt (foto: Huisman)Huisman, leverancier van step-changing technische oplossingen, heeft geslaagde tests uitgevoerd met vier nieuwe 3D-geprinte 350mt kraanhaken op basis van strenge eisen en onder toezicht van de onafhankelijke certificerende autoriteit Lloyd’s Register. De… Lees verder →

  • Schaeffler start productie van 2in1 elektrische assen in China

    De 2in1 elektrische as van Schaeffler integreert de reductietransmissie en de elektromotor in één compacte eenheid. (foto's: Schaeffler)Schaeffler begint met de productie van 2in1 elektrische assen in haar productiefaciliteit in Taicang, China. Het elektrische assysteem bestaat uit een elektromotor en een transmissie. De productiestart is… Lees verder →

  • Siemens breidt motorportfolio voor procesindustrie uit

    Simotics XP-motoren van 0,25 tot 460 kW beschikbaar in gasgroepen IIB en IIC (foto: Siemens)De explosieveilige laagspanningsmotoren van de Simotics XP-serie van Siemens zijn nu beschikbaar in het gehele vermogensbereik van 0,25 tot 460 kW in gasgroepen IIB en IIC. Met hun premium efficiëntie klasse… Lees verder →

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven