Nieuwe boorhydride-waterstof brandstofcel zal leiden tot herlaadbare batterijen met een langere levensduur

Een nieuwe brandstofcel, met boorhydride als waterstofleverancier, moet drie tot vijf keer langer energie kunnen leveren dan conventionele batterijen van dezelfde grootte. Het prototype is ontwikkeld door Don Gervasio en medewerkers aan de Arizona State University.

Het prototype bestaat uit twee ruimtes. In de eerste ruimte wordt, met een ruthenium metaalkatalysator, waterstofgas gevormd uit een boorhydride-oplossing. Boorhydride heeft een uitzonderlijk hoge capaciteit voor het opslaan van waterstof. Het waterstofgas verlaat vervolgens de gasgenerator en beweegt over een membraan dat gassen en vloeistoffen scheidt. In het brandstofcelgedeelte reageert het waterstofgas met zuurstof om zo elektriciteit en water op te wekken. Theoretisch kan de batterij rond de 2,2 kWh per liter leveren, in vergelijking met 0,2 kWh per liter voor een lithium-polymeerbatterij, volgens Gervasio. De uitgeputte cel is herlaadbaar door eenvoudig een nieuw boorhydridepatroon toe te voegen.

In brandstofcelontwikkeling is het maximaliseren van de waterstofproductie belangrijk, voor meer energie en een langere batterijlevensduur. Veel verschillende waterstofbronnen zijn al onderzocht, zoals koolwaterstoffen als methanol, benzine en ethanol. In tegenstelling tot de andere brandstofbronnen werkt boorhydride bij kamertemperatuur en zijn er geen hoge temperaturen nodig. Het is ook veilig, want de geproduceerde waterstof wordt meteen geconsumeerd. Er bevindt zich vrijwel geen vrije waterstof in de brandstofcel. En het bijproduct van de reactie is een niet toxische, waterige oplossing.

Met behulp van unieke chemische toevoegingen wil Gervasio’s groep zorgen voor een toename van de waterstofopslag van de boorhydride-oplossing. Ze voegen nu al ethyleenglycol, antivries, toe aan de gasgenerator om te voorkomen dat er onoplosbare, vast booroxide ontstaat. Het antivries heeft geen effect op de waterstofproductie.

De groep van Gervasio heeft al met een 15% oplossing van boorhydride, genoeg waterstof voor 0,6 kWh per liter weten op te slaan. Volgens Gervasio is dit al twee tot drie keer beter dan elk bestaand batterij. Het uiteindelijke doel is een 30% oplossing van boorhydride. Volgens Gervasio zal het zeker nog vijf jaar duren voordat de nieuwe brandstofcel beschikbaar zal zijn in de schappen op batterijgrootte. ‘Maar we zijn al op de helft’.

bron: Persbericht Arizona State university, NewScientist.com