Nieuwe organische molecule slaat twee keer zoveel energie op en behoudt 99% capaciteit na bijna 200 cycli

Een gezamenlijk onderzoeksteam van de Université de Montréal en Concordia University heeft een baanbrekende organische molecule onthuld die een oplossing zou kunnen bieden voor de intermitterende uitdagingen van hernieuwbare energie. De molecule met de naam "AzoBiPy" (officieel 4,4′-hydrazobis(1-methylpyridinium)) is ontworpen voor gebruik in waterige organische redox flowbatterijen (AORFB's) - een veiliger, niet-ontvlambaar alternatief voor lithium-ionsystemen.

De bevindingen - gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society - benadrukken het vermogen van AzoBiPy om een omkeerbare overdracht van twee elektronen te ondergaan. Terwijl de meeste organische posolyte (positieve elektrolyt) moleculen slechts één elektron uitwisselen, verdubbelt AzoBiPy deze capaciteit.

In laboratoriumtests toonde de molecule een hoge volumetrische specifieke capaciteit van 47,1 Ah/L en een uitzonderlijke oplosbaarheid in water.

Stabiliteit is lang het zwakke punt geweest van organische opslag, maar AzoBiPy zette een nieuwe standaard. Tijdens een 70-daagse test met 192 oplaad-/ontlaadcycli behield de molecule bijna 99% van zijn oorspronkelijke capaciteit, met een verlies van slechts 0,02% per dag. Onderzoekers zeggen dat deze prestatie bijna ongekend is voor een organische verbinding, wat suggereert dat het energie zou kunnen opslaan die in de zomer is verzameld om huizen in de winter te verwarmen.

Het praktische potentieel van deze technologie werd benadrukt tijdens een live demonstratie in 2024 op een departementaal vakantie-evenement. Een prototype flowbatterij, die slechts twee eetlepels van de waterige oplossing per tank gebruikte, voorzag een set kerstboomverlichting acht uur lang van energie.

Terwijl commerciële flowbatterijen voornamelijk vanadium gebruiken, is AzoBiPy samengesteld uit overvloedige elementen zoals koolstof, stikstof en waterstof. Het team onderzoekt momenteel biogebaseerde versies op basis van hout en voedselafval. Met octrooiaanvragen in de maak verwachten de onderzoekers dat deze klasse verbindingen binnen een jaar of tien op grote schaal zal worden toegepast.