Forestil dig at trække op til en tankstation, åbne din tank og trække brændstofdysens dyse ud. Men i stedet for gas kommer en blanding af vand og alkohol ud. I stedet for at fylde din brændstoftank, oplader blandingen batteriet i din elbil - med det samme.
Relateret indhold
- Fem spørgsmål, du skulle have om Californiens nye Tesla-drevne batteribank
Dette er drømmen om John Cushman, en forsker fra Purdue University, der har udviklet et “øjeblikkeligt genopladeligt” batteri til elbiler. Cushmans metode bruger vand, ethanol (den samme type alkohol, som du finder i alkoholiske drikkevarer), salt og opløste metaller. Det ville gøre det muligt for elbilejere at oplade deres biler hurtigt og nemt ved hjælp af eksisterende tankstationer, der er konverteret til batteriopladningsstationer.
”Vi forsøgte at finde en miljøvenlig og økonomisk måde at drive mobile køretøjer på som biler og lastbiler og golfbiler, og gør det på en måde, som du ikke behøver at sidde der og sætte din bil i X antal timer, ”Siger Cushman.
Batteriet er et eksempel på et "flowbatteri", der bruger to kemiske forbindelser opløst i væsker til at danne positive og negativt ladede sider. Væskerne pumpes ind i en battericelle, der konverterer den kemiske energi til elektrisk energi. Flowbatterier bruger typisk membraner til at adskille de to væsker. Men Cushmans batteri bruger vand og ethanol og salt til at tvinge vandet og ethanolen til at adskilles i to lag uden nogen membran nødvendigt. Dette giver batteriet en fordel i forhold til traditionelle strømningsbatterier, siger Cushman, da membraner ofte er det svage led.
”Membraner har en tendens til at gå i stykker, og når de nedbryder batterihortsen, ” siger han.
Denne metode gør det muligt at opbygge et system med tilstrækkelig energi efter volumen til at drive en bil.
”Jeg ved ikke, om vi kan matche det, de har i lithium-batterier, men det behøver vi ikke, ” siger Cushman. "Vi tror faktisk, at vi har nok strøm til rådighed til at accelerere en let bil ret hurtigt - men måske ikke så hurtigt som 0 til 60 på fire sekunder. Hvem har virkelig brug for den type acceleration? De fleste gasdrevne biler kommer ikke tæt på."
Mens elbiler vokser i popularitet, er opladning et flerårigt problem. Tesla, hvis Model S er den bedst sælgende elbil i Amerika, er afhængig af et netværk af destinationsladestationer, hvor chauffører kan planlægge at være i flere timer eller natten over, eller supercharger-stationer, der oplader biler på cirka 30 minutter. Men afhængigt af hvor du kører, kan disse stationer være få og langt imellem. Enorme Midwestern-stater som Kansas og Missouri har kun en håndfuld for eksempel. Dette betyder, at en langtur på turen i en Tesla tager omhyggelig planlægning. Frygten for at løbe tom for ladning langt fra en ladestation er så almindelig blandt elbilchauffører, at den endda har et navn: 'rækkeviddeangst'.
Cushman forestiller sig tankstationer, der konverteres til at være brændstofstationer til batterier, måske en pumpe ad gangen, når efterspørgslen springer op. Stationer kunne bruge deres eksisterende infrastruktur og transportkæde til elektrolytvæske.
”Petroleumsselskaberne ønsker ikke at se alle deres tankstationer efterladt ved vejen, ” siger Cushman. ”Vi kan pumpe vores elektrolytter gennem de eksisterende rørledninger. Der er ikke noget farligt; det hele er biologisk nedbrydeligt. ”
De forbrugte elektrolytter kunne dumpes i lagertanke på tankstationer og sendes til et raffinaderi, ideelt set en drevet af ren solenergi eller vindenergi. Der kunne det rekonstitueres og sendt tilbage til tankstationer.
”Det er et lukket loop-system, ” siger Cushman.
Cushman og hans team, der har stiftet et firma kaldet Ifbattery LLC for at kommercialisere teknologien, er i øjeblikket i samtaler med militæret om at bruge batteriteknologien til at drive stille, stealthy køretøjer med lidt varmesignatur for at tiltrække fjendens opmærksomhed. De søger også at opbygge større prototyper og samarbejde med produktionspartnere for til sidst at bringe batterierne til det civile marked. Cushman mener, at der er en "betydelig mulighed" for, at teknologien vil være udbredt på amerikanske veje om et årti, men tøver med at komme med forudsigelser.
Selvom der er en række flow-batteriteknologier derude, har de kæmpet for at komme på markedet, og når de gør det, har de haft svært ved at konkurrere med de langt mere etablerede lithium-ion-batterier. "[P] kunsten at problemet med flowbatterier er, at de fleste af de fremskridt, der hidtil har været, har været i laboratoriet, " skriver Peter Maloney i Utility Dive, et nyhedsbrev, der dækker forsyningsindustrien. "Li-ion-batterier har på den anden side en lang track record af installationer i marken i alt fra computere og smarttelefoner til elektriske køretøjer og megawatt-skala-tilsluttede oplagringsfaciliteter."
Men fremskridt som Cushmans kan ændre ligningen. Pris vil også være en faktor - tidligere flowbatterier har haft en tendens til at bruge relativt dyre metaller såsom vanadium. Cushmans batteri bruger vand, ethanol, salt og billig aluminium eller zink.
”Mit ansvar var at lave kemi, ” siger Cushman. ”Det er nu bare et lille skridt at fremstille et kommercielt levedygtigt produkt.”
