”Tankbara” elbilar ska lösa räckviddsproblem

(Artikeln är uppdaterad)

Elektrifiering av fordon är i full gång, men en av elbilens akilleshälar är långa laddtider. Att ladda ett batteri fullt tar timmar – vilket de som färdas långväga inte har tid med. Med hjälp av snabbladdning kan tiden kapas, men det är fortfarande tal om en halvtimme för 80 procents laddning.

Men forskare vid Purdue University i Indiana, USA, menar att det finns bättre alternativ än snabbladdning. Deras lösning består av ett slags batteri där man istället för att ladda – tankar i ny elektrolyt.

Och detta menar forskarna är vad som verkligen kan göra elbilen allmänt gångbar.

– Det här behöver ingen kostsam ombyggnad av elnätverket i USA. Istället kan man konvertera bensinmackar till att pumpa ny elektrolyt och ta emot uttjänt, samt konvertera verkstäder som gör oljebyten till att byta anoder. Det är lättare, säkrare och mycket mer miljövänligt än existerande batterisystem, säger John Cushman, professor vid Purdue University, i ett uttalande.

Tekniken ska göra att man i stället för att ladda, byter vätskan i batterierna efter 480 km. Och efter 4 800 km är det dags för byte av anoden. Ett ingrepp som enligt Cushman ska ta kortare tid än ett oljebyte – och kosta runt 65 dollar.

Professorn har tillsammans med några kollegor startat företag IF Battery som nu siktar på att kommersialisera batterisystemet de beskriver som ett slags hybridteknik.

– Batteriet gör två saker: det producerar elektricitet och det producerar väte. Det här är viktigt, eftersom de flesta vätgasdrivna bilar har trycksatta tankar med 5 000 eller 10 000 PSI, vilket kan vara farligt. Det här systemet genererar vätgas i takt med behov vilket gör att du på ett säkert sätt kan lagra vätgasen vid 20-30 PSI istället för 10 000, säger Michael Dziekan, chefsingenjör på IFBattery.

– Konventionella elbilar, som Tesla, har litumjonbatterier som vanligtvis laddas över natten. Vårt flödesbatteri använder en vattenbaserad vätska som kan driva bilen som om det vore en bensinmotor – med undantaget att den inte förbränner något. Det är som en hybrid mellan batteri och bensin, säger Eric Nauman, professor och en av grundarna till IFBattery.

Fem gånger högre energidensitet

Flödesbatterier är i sig inget nytt, det har testats i flera olika applikationer tidigare. Cushman och kompani har genomfört försök med sitt system både i olika skotrar samt i större fordon. Nu går man vidare och ska testa tekniken i industriutrustning och sedan i bilar.

– Historiskt sett har flödesbatterier inte varit konkurrenskraftiga på grund av sin låga energidensitet. Som exempel har konventionella flödesbatterier en energidensitet på runt 20 Wh per kilo. Ett litiumjonbatteri har 250 Wh per kilo. Vårt flödesbatteri har potentialen att kunna köra på mellan tre och fem gånger detta, säger John Cushman.

Batteriet fungerar utan membran eller separator och vätskan oxiderar anoden för att producera elektroner. Reduktionen vid katoden skapar tillräckligt med energi för att driva ett fordon. Cushman säger att oxidationsmedlet är en slags makromolekyl som lever i elektrolyten och endast reduceras vid katoden.

– Vi befinner oss nu vid en punkt där vi kan generera massor av kraft. Mer än vad du någonsin hade kunnat tro skulle komma ur ett sånt här batteri.

Ny Teknik skrev i augusti förra året om forskning vid universitetet i Glasgow som utvecklat teknik för ett tankbart flödesbatteri. Forskargruppen menar sig ha nått ett genombrott som ökar energitätheten i elektrolyten tiofaldigt, enligt en artikel publicerad i Nature Chemistry och förklarad närmre här.

På Ny Tekniks frågor svarade forskaren Leroy Cronin att man vid den teoretiska gränsen kring 1 000 wattimmar per liter skulle kunna nå 50–100 kilowattimmar energi med 50–100 liter vätska. Som jämförelse väger Teslas största batteripaket på 100 kilowattimmar över ett halvt ton och har en räckvidd på 54 mil.

John Cushman vid Purdue University anger att batterivätskan när den är uttjänt ska sugas upp i en tankbil och köras till ett kraftverk för uppladdning.

– Det är en full energicirkel med mycket lite avfall. Batterikomponenterna är tillräckligt säkra för att kunna lagra i hemmet, stabila nog för att uppfylla produktions- och distributionskrav samt kostnadseffektiva, säger John Cushman.

Batterisystemet ska visas i maj vid konferensen Interpore i Spanien.