Vernieuwde Battolyser slaat vier keer zo snel stroom op als voorheen

Door een nieuw 3D-ontwerp van elektroden kan de Battolyser™, een batterij en elektrolyser ineen, nu vier keer zo snel en dubbel zoveel stroom opslaan als voorheen. Dat schrijven Delftse onderzoekers in het wetenschappelijke tijdschrift Cell Reports Physical Science. De Battolyser laadt nu op en produceert waterstof met een vergelijkbare snelheid als huidige elektrolysers, zonder schaarse edelmetalen te gebruiken. Omdat de capaciteit is vergroot, scheelt de innovatie ruimte en kosten.

Stroomopslag

Voor de energietransitie hebben we twee soorten opslag van groene stroom nodig: batterijen voor dag- en nachtopslag, en waterstof voor seizoensopslag. De Battolyser™, een batterij en elektrolyser ineen, doet beide met één apparaat. Bovendien levert elektrolyse met groene stroom groene waterstof op, in tegenstelling tot gangbare productie van waterstof op basis van fossiele brandstoffen. Hoogleraar Fokko Mulder bedacht de Battolyser als concept in 2013, die vervolgens in 2018 als spin-off tot stand kwam en in 2021 als Battolyser Systems de markt op ging.

Meer stroom en schakelbaar

Door een nieuw 3D-ontwerp van elektroden kan de Battolyser nu vier keer zo snel stroom in de elektroden opslaan en tot twee keer zoveel als voorheen. Daarmee laadt de Battolyser op en produceert waterstof met een vergelijkbare snelheid als huidige elektrolysers, zonder schaarse edelmetalen te gebruiken. Bovendien kan de Battolyser daarbij schakelen tussen laden en elektrolyse naar ontladen, iets dat gewone elektrolysers niet kunnen.

Minder ruimte en kosten

De nieuwe elektroden zorgen ervoor dat elektriciteit beter door de Battolyser kan stromen en dat gassen tijdens de elektrolyse efficiënter worden afgevoerd, vertelt Mulder. “Dat scheelt ruimte en kosten, want dankzij deze krachtigere elektroden hoeven we minder cellen te maken om dezelfde hoeveelheid lading op te slaan, terwijl ze meer waterstof kunnen produceren.”

“Om een idee te geven van hoeveel ruimte de innovatie kan besparen: met de upgrade zouden we bijvoorbeeld een aangekondigde Eneco-elektrolyser van 20 voetbalvelden en een GIGA Storage lithium-batterij van 15 voetbalvelden samen moeten kunnen vervangen door een Battolyser die net zo groot is als de elektrolyser alleen”, aldus Mulder.

“Met minder cellen heb je ook minder dure onderdelen nodig, zoals membranen die waterstof en zuurstof van elkaar scheiden en current collectors die de elektriciteit naar de elektroden leiden,” vervolgt de natuurkundige. “Vier keer zo weinig materialen voor de cellen betekent 75 procent minder kosten voor die materialen. Dat moet zich ook na opschaling gaan uitbetalen in minder materiaalgebruik en kosten.”

Groene stroommarkt

Eerste auteur Robin Möller-Gulland onderzocht voor zijn promotie-onderzoek hoe hij de laadsnelheid en capaciteit van de Battolyser kon verbeteren. Samen met Mulder bedacht hij de nieuwe structuur van de elektroden met kanalen van elektrolyt erin voor betere geleiding. Het doel was dat de batterij minstens een uur kan opladen en in vier uur kan ontladen, vergelijkbaar met een laadsnelheid van een elektrolyser zonder edelmetalen. Mulder: “Dat past goed bij wat de groene stroommarkt nodig heeft in de toekomst, omdat de pieken van stroomoverschotten en stroomtekorten ook optreden over circa 4 uur. In die tijd moet je dus beiden realiseren: batterij (ont)laden en waterstof maken.” Ook de laadsnelheid gaat erop vooruit, voegt Möller-Gulland toe: “82% laden in slechts 18 minuten is nu ook mogelijk, zonder in te boeten op batterijcapaciteit”.