EnglishNieuwe vloeistof laat jodium in waterbatterij in twee stappen lading opslaan, zonder bijtende zouten
Onderzoekers van University College London lieten jodium in een batterij op waterbasis in het lab in twee stappen lading opslaan in plaats van in één, zonder de bijtende zouten die daarvoor nodig waren. In theorie verdubbelt dat de opslag. Het werk staat in Nature.
Een team van University College London en de Universiteit van Oxford heeft een batterijvloeistof ontwikkeld waarmee jodium in een batterij op waterbasis in twee stappen lading kan opslaan in plaats van in één, en dat ook nog omkeerbaar. Het werk verscheen in Nature. Het team zette het in 2025 al online als voorpublicatie, een artikel dat nog niet door vakgenoten is beoordeeld. De proeven zijn in het lab gedaan.
Batterijen op waterbasis met jodium zijn een kandidaat voor opslag van zonne- en windstroom op grote schaal, omdat ze veelvoorkomende materialen en water gebruiken. Dat is interessant nu de groei van hernieuwbare energie om meer opslag vraagt.
Waarom een tweede stap zoveel oplevert
In de meeste jodiumbatterijen neemt het jodium bij het opladen in één stap lading op. Een tweede stap, waarbij het jodium een geladen vorm aanneemt, verdubbelt in theorie de hoeveelheid lading per gram jodium en gebeurt bij een hogere spanning. Dat zijn eigenschappen van de scheikunde, geen gemeten waarden van een complete batterij.
Het probleem is water. Het geladen jodium reageert in water snel met watermoleculen, en dan is de tweede stap niet meer terug te draaien. Eerder lukte dat vooral in vloeistoffen met heel veel chloride- of bromidezout (zouten van chloor en broom), waarin die deeltjes het geladen jodium beschermen. Zulke vloeistoffen zijn bijtend, en het hoge zoutgehalte beperkt het gebruik.
Water op afstand houden
De nieuwe vloeistof bevat geen chloride of bromide. De onderzoekers combineren er drie soorten ingrediënten in:
- stoffen die het geladen jodium vastgrijpen en zo beschermen. Ze probeerden er vier, waaronder ureum;
- negatief geladen deeltjes die zich bij de pluspool verzamelen en het water daar wegduwen, zodat het geladen jodium er minder met water in aanraking komt;
- een tweede soort negatief geladen deeltjes, die ervoor zorgt dat water de beschermende stoffen minder vasthoudt. Zo houden die stoffen de handen vrij voor het jodium.
Wat de proeven lieten zien
In batterijen met zink bleef volgens de onderzoekers 96 procent van de capaciteit over na 1.000 keer laden en ontladen bij een stroom van 1 ampère per gram jodium, en 94 procent na 2.000 keer bij 2 ampère per gram. Het werkte met alle vier de beschermende stoffen, en ook in een batterij met een aluminium-zinklegering in plaats van zink aan de minpool. Een kostenberekening met standaardaannames laat in theorie lagere kosten zien, omdat de bijtende vloeistoffen en dure onderdelen van de cel niet nodig zijn.
Er is ook een aandachtspunt. Bij meer jodium op de pluspool gaat een deel van het jodium voorgoed verloren. Om de twee stappen lang vol te houden, moet vervolgonderzoek het jodium in de hele cel onder controle krijgen. Ook moeten de cellen hun waarde nog laten zien op grotere schaal.
Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?
Goedkope opslag van stroom is een van de knelpunten voor een energiesysteem dat grotendeels op zon en wind draait. Er is meer dan één route: Chinese onderzoekers lieten in het lab een batterij met mangaan in vloeistoftanks veel meer lading per liter opslaan, ook met goedkope grondstoffen. Het jodiumontwerp pakt een ander knelpunt aan: de vloeistof tast metaal niet meer aan.
Als die lijn doorzet, hoeven cellen niet meer van dure, bijtbestendige onderdelen te worden gemaakt. Dat zou opslag goedkoper kunnen maken. Wie goedkoper kan opslaan, dwingt ook de andere routes, lithiumbatterijen inbegrepen, tot lagere prijzen. Voor gewone mensen betekent dat uiteindelijk stroom van zon en wind die er ook 's avonds en bij windstil weer is, tegen lagere kosten. Of het zover komt, hangt onder meer af van het jodium dat in de cel verloren gaat.
