Oplaadbare sodiumbatterij van eikenblad

10.03.2016 | Branchenieuws | 787 keer bekeken
Oplaadbare sodiumbatterij van eikenblad

Geheel onverwacht kondigden wetenschappers vorige maand aan dat een belangrijke stap was gezet in de zoektocht naar een oplaadbare batterij van sodium in plaats van lithium. Opmerkelijk genoeg blijkt een gebakken eikenblad gevuld met sodium daarbij uitstekend dienst te kunnen doen als concept-batterij.

Misschien heb je vroeger ook wel eens zo’n experimentje gedaan: een citroen die als batterij van organisch materiaal dient. Hetzelfde principe zou ook gebruikt kunnen worden bij het ontwikkelen van een batterij op sodium-basis. Waarom sodium? Om de eenvoudige reden dat sodium theoretisch meer lading kan vasthouden dan lithium. Daarentegen kan het in de praktijk minder goed omgaan met de laad-en-ontlaad-cycli die kenmerkend zijn voor oplaadbare batterijen. Een belangrijke drempel vormt een anodemateriaal dat zich laat combineren met sodium. Grafiet dat we bijvoorbeeld van Lithium-ion batterijen kennen, leent zich hier niet voor. Grafeen weer wel, maar dat materiaal is tijdrovend en kostbaar om te vervaardigen. 

Eerdere experimenten werden ook al uitgevoerd met biomassa, zoals veenmos, bananenschillen en meloenschil, maar deze vergen nog wel aanvullende verwerking en coating.

De natuurlijke vorm van een blad komt al overeen met de eisen die een batterij stelt: een dunne oppervlaktelaag, veel kleine, opeengelegen structuren en interne structuren met de juiste afmeting en vorm voor gebruik met sodium-elektrolyt. De wetenschappers verwerkten eerst  een droog blad door pyrolyse om het vervolgens gedurende één uur bij 1.000 °C te ‘bakken’  in een zuurstofarm medium zodat alle onderliggende koolstofstructuren worden afgebrand. Andere anorganische onvolkomenheden die het elektrochemische proces kunnen verstoren worden verwijderd door het blad gedurende 6 uur in een bad van waterstofchloride te dompelen.

Het resultaat is een koolstofblad dat aan de onderzijde nog poriën heeft waardoor het blad normaal gesproken water opneemt en gassen uitwisselt. In de koolstofuitvoering voldoen de poriën nog voldoende om het sodiumelektrolyt op te nemen. De koolstoflagen aan de taaiere bovenzijde van het blad hebben een soort nanostructuur dat geladen sodium absorbeert. In de koolstofuitvoering, is de bovenzijde van het blad glad, dicht en uitstekend geschikt als  vlak dat tijdens de elektrochemische reacties stroom verzamelt.

Het blad is onderworpen aan cyclustesten en bleek uiterst stabiel; na 200 cycli had het 90 procent van zijn capaciteit behouden. Opmerkelijk is dat de laadcapaciteit met 75 procent ook relatief hoog blijft. Die positieve eigenschap laat zich waarschijnlijk verklaren door de oorspronkelijke functie van een blad: het opslaan van energie voor later gebruik.

Aanmelden nieuwsbrief

Op de hoogte blijven van het laatste nieuws, producten en aanbiedingen? Schrijf je in voor de nieuwsbrief

Deel dit artikel

Reacties (1)

Reageren
  • Paul Kevenaar
    02.03.2016 - 12:16 uur | Paul Kevenaar

    Gebruik een goede vertaling. De Nederlandse naam voor Sodium is Natrium (Na).