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.

  • Compacte en allround frequentieregelaar FR-E800 van Mitsubishi

    De Mitsubishi FR-E800 is een compacte en allround regelaar (Foto: Mitsubishi Electric)Mitsubishi Electric, in Nederland onder andere gedistribueerd door Hiflex Automatiseringstechniek, heeft een aantal compacte en allround frequentieregelaars FR-E800 in het assortiment. De frequentieregelaars uit de FR-E800 serie zijn gebaseerd op de technologie van de… Lees verder →

  • Nieuw overzicht technische webinars om bij te blijven

    Aandrijftechniek blijft ook in het najaar een overzicht plaatsen van technische webinars vanuit de industrie. Ideaal voor engineers en technici die thuis werken, maar ook voor diegenen die op kantoor of in de fabriek aan het werk zijn en bij willen scholen op hun vakgebied.… Lees verder →

  • ATS Transporttechnieken overgenomen door Veth Participations

    Met de overname wil Veth Participations ATS Transporttechnieken wereldmarktleider maken op het gebied van ‘Bag Emptying’, een nichesegment waarbinnen ATS op dit moment al een belangrijke speler is. (Foto: ATS)ATS Transporttechnieken uit Rijen is overgenomen door Veth Participations. Met de overname wil Veth Participations ATS… Lees verder →

  • Compacte computers van OnLogic voor IoT en Edge computing

    De Karbon 400 serie heeft twee modellen: de compacte Karbon 410 met standaard IO en uitbreidingsmogelijkheden, en de Karbon 430 met extra uitbreidingsopties voor complexe IoT toepassingen. (Foto: OnLogic)OnLogic , fabrikant van industriële en robuuste computerhardwareoplossingen, introduceert de Karbon 400 serie computers. De twee nieuwe… Lees verder →

  • Efficiënte IE5+-motoren optimaal geschikt voor levensmiddelenproductie

    Schaalbare aandrijfoplossingen, zoals de nieuwste IE5+-motoren, zijn speciaal ontwikkeld voor het gebruik in de levensmiddelenindustrie. (Foto: Nord Drivesystems)Nord Drivesystems heeft een motor ontwikkeld die geschikt is voor toepassing in de levensmiddelenindustrie: de IE5+-motor biedt optimale efficiëntie en milieubewustzijn voor toepassingen voor levensmiddelen. Maximale hygiëne is… Lees verder →

  • Schaeffler opent duurzame fabriek voor e-mobility aandrijvingen

    De nieuwe fabriek in Szombathely is de eerste productiefaciliteit van Schaeffler die 100 procent is gewijd aan oplossingen voor elektromobiliteit. (Foto: Schaeffler)Schaeffler heeft een nieuwe productiefaciliteit geopend op zijn Szombathely-locatie in het westen van Hongarije. Hiermee creëert het bedrijf 150 nieuwe banen in e-mobility. Het… Lees verder →

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven