Air-to-air batterijen zorgen voor een bereik van meer dan 1 km. Defect? Ze zijn wegwerpbaar.

Een paar dagen geleden hadden we het over de 'inventieve ingenieur', 'vader van acht kinderen', 'marineveteraan' die 'batterijen uitvond die aluminium en een mysterieus elektrolyt gebruikten'. We vonden de ontwikkeling van het onderwerp niet erg betrouwbaar - mede dankzij de bron, de Daily Mail - maar het probleem moet worden aangevuld. Als de Britten te maken hadden met aluminium-luchtbatterijen, dan bestaan ​​ze echt en kunnen ze echt een actieradius van duizenden kilometers bieden.

De uitvinder, door de Daily Mail omschreven als een "vader van acht", werd voorgesteld als een man die iets compleet nieuws had gecreëerd (een niet-giftige elektrolyt) en al in gesprek was om zijn idee te verkopen. Ondertussen is het onderwerp aluminium-luchtcellen al enkele jaren ontwikkeld.

Maar laten we bij het begin beginnen:

inhoudsopgave

• Aluminium luchtbatterijen - leef snel, sterf jong
  • Tesla Model 3 Long Range met een bereik van meer dan 1 km? Mag gedaan worden
  • Alcoa en Phinergy aluminium/luchtbatterijen - nog steeds wegwerpbaar maar goed doordacht
  • Samenvatting van waarom we kritiek hadden op de Daily Mail

Aluminium-luchtbatterijen maken gebruik van de reactie van aluminium met zuurstof- en watermoleculen. Bij een chemische reactie (formules zijn te vinden op Wikipedia) wordt aluminiumhydroxide gevormd, en het metaal combineert uiteindelijk met zuurstof om aluminiumoxide te vormen. De spanning daalt vrij snel en als al het metaal heeft gereageerd, stopt de cel met werken. In tegenstelling tot lithium-ionbatterijen, Lucht-luchtcellen kunnen niet worden opgeladen of hergebruikt..

Ze zijn wegwerpbaar.

Ja, dit is een probleem, maar cellen hebben één heel belangrijk kenmerk: gigantische dichtheid van geaccumuleerde energie in verhouding tot massa. Dit komt neer op 8 kWh/kg. Ondertussen bedraagt ​​het huidige niveau van de beste lithium-ioncellen 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range met een bereik van meer dan 1 km? Mag gedaan worden

Laten we eens kijken naar deze cijfers: 0,3 kWh/kg voor de beste moderne lithiumcellen vs. 8 kWh/kg voor aluminium cellen - lithium is bijna 27 keer erger! Zelfs als we bedenken dat aluminium-luchtbatterijen in experimenten een dichtheid bereikten van “slechts” 1,3 kWh/kg (bron), dit is nog steeds ruim vier keer beter dan lithiumcellen!

Je hoeft dus geen goede rekenmachine te zijn om dat uit te rekenen met de Al-air Tesla Model 3 Long Range-batterij haalt hij bijna 1 km op batterij in plaats van de huidige 730 km voor lithium-ion. Dit is niet veel minder dan van Warschau naar Rome, en minder dan van Warschau naar Parijs, Genève of Londen!

Helaas, met lithium-ioncellen, steken we deze na 500 kilometer rijden met een Tesla in de oplader voor de door de auto voorgestelde tijd en rijden we verder. Bij gebruik van Al-air-cellen zal de bestuurder naar een station moeten gaan waar de accu vervangen moet worden. Of de afzonderlijke modules ervan.

En hoewel aluminium als element goedkoop is, doet het telkens opnieuw voorbereiden van het element de voordelen van hogere bereiken teniet. Corrosie van aluminium is ook een probleem dat zelfs optreedt als de batterij niet in gebruik is, maar dit probleem is opgelost door de elektrolyt in een aparte container op te slaan en deze eruit te pompen wanneer de aluminium-luchtbatterij nodig is.

Phinergy kwam met dit:

Alcoa en Phinergy aluminium/luchtbatterijen - nog steeds wegwerpbaar maar goed doordacht

Luchtbatterijen zijn klaar voor gebruik commercieel nou ja, ze worden zelfs gebruikt in militaire toepassingen. Ze zijn gemaakt door Alcoa in samenwerking met Phinergy. In deze systemen bevindt de elektrolyt zich in een aparte container en zijn de afzonderlijke cellen platen (cartridges) die van bovenaf in hun compartimenten worden geplaatst. Het lijkt op:

Luchtvaartbatterij (aluminium-lucht) van het Israëlische bedrijf Alcoa. Let op de slang aan de zijkant van de Alcoa-elektrolytpomp (c)

Het starten van de accu gebeurt door elektrolyt door de buizen te pompen (waarschijnlijk door zwaartekracht, aangezien de accu als back-up fungeert). Om de batterij op te laden, verwijdert u de gebruikte cartridges uit de batterij en plaatst u nieuwe.

Zo neemt de eigenaar van de auto het zware systeem mee om het eventueel op een dag te kunnen gebruiken. En wanneer opladen nodig is, moet het voertuig worden vervangen door een voldoende gekwalificeerd persoon.

Vergeleken met lithium-ioncellen omvatten de voordelen van aluminium-luchtcellen lage productiekosten, geen behoefte aan kobalt en verminderde kooldioxide-uitstoot tijdens de productie. Het nadeel is het eenmalige gebruik en de noodzaak om gebruikte cartridges te recyclen:

Samenvatting van waarom we kritiek hadden op de Daily Mail

Aluminium-luchtbrandstofcellen (Al-air) bestaan ​​al, worden soms gebruikt en er is de afgelopen tien jaar behoorlijk intensief aan gewerkt. Vanwege de toenemende energiedichtheid van lithium-ioncellen en de mogelijkheid van herhaaldelijk opladen, is het onderwerp echter vervaagd - vooral in de auto-industrie, waar het regelmatig vervangen van miljoenen batterijen een duizelingwekkende klus is..

We vermoeden dat de door de Daily Mail geprofileerde uitvinder waarschijnlijk niets heeft uitgevonden, maar in plaats daarvan de aluminium-luchtcel zelf heeft gebouwd. Als hij tijdens demonstraties elektrolyt dronk, zoals hij beschrijft, moet hij hiervoor zuiver water hebben gebruikt:

> Vader van acht kinderen heeft de batterij van 2 km uitgevonden? Mmm, ja, maar nee :) [Daily Mail]

Het grootste probleem met aluminium-luchtbatterijen is niet dat ze niet bestaan ​​- ze bestaan ​​wel degelijk. Het probleem met hen zijn eenmalige kosten en hoge vervangingskosten. Investeren in zo'n cel zal vroeg of laat de economische zin verliezen in vergelijking met lithium-ionbatterijen, omdat "opladen" een bezoek aan de werkplaats en een vakman vereist.

Er zijn ongeveer 22 miljoen auto's in Polen. Volgens het Poolse Centrale Bureau voor de Statistiek (GUS) reizen we gemiddeld 12,1 duizend kilometer per jaar. Als we dus aannemen dat de aluminium luchtbatterijen gemiddeld elke kilometer vervangen worden (voor een vereenvoudigde berekening), zal elk van deze auto’s 1 keer per jaar naar de garage moeten. Elk van deze auto's bezocht de garage gemiddeld elke 210 dagen.

ELKE DAG wachten 603 auto's op batterijen., ook op zondag! Maar voor een dergelijke vervanging is het nodig om de elektrolyt eruit te zuigen, de modules te vervangen en dit allemaal te controleren. Iemand zal deze gebruikte modules ook uit het hele land moeten verzamelen om ze later te verwerken.

Begrijpt u nu waar onze kritiek vandaan komt?

Noot voor de redactie www.elektrowoz.pl: In het bovengenoemde artikel in de Daily Mail staat dat dit een "brandstofcel" is en geen "batterij". Eerlijk gezegd moet echter worden toegevoegd dat "brandstofcellen" vallen onder de in Polen geldende definitie van "batterij". (zie bijvoorbeeld HIER). Hoewel een aluminium-luchtbatterij een brandstofcel kan (en zou moeten) worden genoemd, kan een lithium-ionbatterij niet zo worden genoemd.

Een brandstofcel werkt volgens het principe van stoffen die van buitenaf worden aangevoerd, vaak inclusief zuurstof, en die reageren met een ander element om een ​​verbinding te vormen en energie vrij te geven. De oxidatiereactie is dus langzamer dan verbranding, maar sneller dan normale corrosie. Om het proces om te keren, is meestal een heel ander type apparaat vereist.

Bij een lithium-ionbatterij daarentegen bewegen de ionen tussen de elektroden, waardoor er geen oxidatie plaatsvindt.

Noot 2 van de redacteur van www.elektrowoz.pl: de ondertitel “live intens, die young” is ontleend aan een van de onderzoeken over dit onderwerp. We vinden het leuk omdat het de specifieke kenmerken van aluminium luchtcellen beschrijft.

Dit kan je interesseren: