Een materiaal dat gaf een levendige blauwe naar de schuimende einden van de beroemde Japanse print De Grote Golf uit Kanagawa en ingeprent dezelfde kleur in de werken van Picasso en Monet wordt vandaag de dag gebruikt voor een geheel verschillende, maar even creatief taak: het beschermen van energie-hongerige U.S. datacenters draaien.Pruisisch blauw, het pigment dat in het begin van de 18e eeuw door een Berlijnse kleurenmaker werd ontwikkeld, is een belangrijk onderdeel van batterijen die zijn gemaakt met natrium in plaats van lithium, en die bestemd zijn voor andere industrieën dan elektrische voertuigen.
” Het wordt gebruikt als pigment, als kleurstof en is al eeuwen een consumentenproduct”, zegt Colin Wessells, chief executive officer van Natron Energy Inc. in Santa Clara, Californië., de batterijmaker achter de technologie. “Het blijkt ook uitstekend te zijn in het opslaan van natriumionen,” zegt hij, wat resulteert in een batterij met een hoog vermogen en een lange levensduur.
lithiumionbatterijen zijn de afgelopen drie decennia alomtegenwoordig geworden, gebruikt in smartphones en elektrische voertuigen—waaronder auto ‘ s van onder meer Tesla en Volkswagen, alsmede bussen van BYD—en voor de opslag van hernieuwbare energie uit zonne-of windcentrales. Toch zijn ze niet de beste optie voor alle mogelijke toepassingen, omdat ze prioriteit geven aan energiedichtheid, waardoor Auto ‘ s verder kunnen reizen, boven een lange levensduur of stabiliteit. Dat laat ruimte voor alternatieve technologieën om te voldoen aan een aantal van ‘ s werelds stijgende vraag naar batterijen.
“Lithium-ion is geen one-size-fits-all oplossing”, zegt Mitalee Gupta, een senior energieopslag analist in Boston voor Wood Mackenzie. “Verschillende technologieën beginnen hun weg te vinden en zullen marktaandeel gaan winnen.”
alternatieven voor lithium-ion gebruikend materialen zoals zink, vanadium of natrium blijken geschikt te zijn voor vele taken, met name stationaire opslag die door nutsbedrijven wordt gebruikt om hernieuwbare energie op te vangen en uren later elektriciteit aan consumenten te leveren of om telecommunicatietorens en afgelegen industriële sites zoals mijnen van stroom te voorzien. De sector staat klaar voor een stijgende groei, met jaarlijkse installaties naar verwachting stijgen van 6 gigawatt-uur vorig jaar naar ongeveer 155 gigawatt-uur in 2030, volgens gegevens van BloombergNEF, Bloomberg LP ‘ s primaire onderzoeksdienst op energietransitie.
Natron, die in 2012 uit Stanford University is gesponnen, heeft ongeveer $70 miljoen opgehaald van investeerders, waaronder de olie-en gasgigant Chevron Corp. en deze maand won $ 19 miljoen aan financiering van het Ministerie van energie. Het is gericht op de verkoop van batterijen voor de back-up energiesystemen die datacenters online te houden in uitval en zal beginnen zendingen dit kwartaal naar telecommunicatie-en internet service provider klanten, zegt Wessells, die weigerde om de klanten te noemen. De startup is ook het testen van de inzet van de technologie in elektrische voertuigen opladen op een demonstratie site aan de Universiteit van Californië in San Diego.Pruisisch blauw poeder, geproduceerd door het combineren van ijzerzout en hexacyanoferraatzout—dat in de vroegste recepten uit de jaren 1720 bestond uit het ontsteken en koken van mengsels van gedroogd runderbloed en chemicaliën—biedt batterijproducenten belangrijke voordelen. Het is goedkoop en op grote schaal beschikbaar, en de eigenschappen zijn goed begrepen. Het belangrijkste is dat de chemische structuur ideaal is voor batterijelektroden, de componenten die energie opslaan en vrijgeven. Alle elektroden werken als sponzen, zegt Wessells, het opzuigen van ionen en vervolgens het vrijgeven van hen wanneer opgeladen en ontladen. Pruisisch blauw zorgt er echter voor dat ionen gemakkelijker heen en weer kunnen gaan dan andere materialen. Die kwaliteit maakt de elektroden veel langer houdbaar dan lithium-ion batterijen koolstof en metaal-gebaseerde elektroden, die uit elkaar vallen na verloop van tijd.
De goedkope natriumionbatterij kan snel worden opgeladen, vaak binnen enkele minuten, en kan snel korte uitbarstingen van energie leveren. Het is een andere set van sterktes dan die van lithium-ion batterijen, gewaardeerd om hun vermogen om proppen in grote hoeveelheden energie in kleine volumes. “Onze technologie is niet geschikt voor elektrische voertuigen, voor elektrische vliegtuigen, voor consumentenelektronica”, zegt Wessells.
Er is ook een kostenvoordeel van het gebruik van meer overvloedige en goedkopere grondstoffen. Natron verkoopt batterijsystemen aan datacenterklanten tegen een vergelijkbare prijs als bestaande lood-zuur packs en lithium-ion producten, maar het zegt dat de technologie uiteindelijk drie keer goedkoper op de lange termijn als gevolg van de levensduur van de batterij.
“natrium is het op zes na meest voorkomende element op aarde, het is in wezen onbeperkt en duurzaam. Je oogst het-je ontgint het niet zo veel, ” zegt James Quinn, CEO van Faradion Ltd., een ontwikkelaar van natrium-ion batterijen in Sheffield, Engeland, dat is onlangs gesloten overeenkomsten voor de levering van Australië residentiële energieopslag markt en de productie van batterijen voor commerciële voertuigen in India.
in lithium-ion producten kunnen combinaties van dure metalen zoals nikkel en kobalt gemiddelde grondstoffen goed zijn voor ongeveer 60% van de totale kosten van de batterijcel, volgens BNEF. De troebele supply chain van Cobalt blijft ook een aantal eindgebruikers van streek brengen. Toch zijn de prijzen van lithium-ion-verpakkingen sinds 2010 met bijna 90% gedaald, aangezien de productievolumes zijn gestegen en de technologie is vooruitgegaan. Zelfs als concurrenten ze uit sommige markten persen, blijven ze de dominante batterijtechnologie.
maar aangezien batterijen worden toegevoegd aan een reeks producten—mogelijk zelfs in kleding om koelsystemen van stroom te voorzien—zal de toenemende vraag de behoefte aan een breder scala aan batterijtypen stimuleren, waarbij gebruik wordt gemaakt van een reeks grondstoffen, zegt Venkat Viswanathan, universitair hoofddocent Werktuigbouwkunde bij Carnegie Mellon. “Uiteindelijk, in principe elk apparaat dat je interageert met zal waarschijnlijk een batterij in het,” zegt hij. “En als je eenmaal op die schaal bent, heb je een grote verscheidenheid aan cellen nodig.”- With Akshat Rathi
Read next: Tesla ‘ s battery Day Letdown Risks $ 320 Billion Stock Gain