Koolstofelektroden specifiek gemaakt voor redox flow batterijen
Samen werken TU/e en Schunk Group sinds kort aan het opschalen van het productieproces van nieuwe koolstofelektroden. Tegelijkertijd onderzoeken zij hoe deze elektroden op de markt gebracht kunnen worden.
![](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/e/7/csm_BvOF%20Antoni%20Forner-Cuenca%20%2B%20Schunk%20visit%20TU%20Eindhoven%203_754acae2ca.jpg)
Redox flow batterijen (RFB's) zijn stationaire batterijen op industriële schaal die gebruikt worden om overtollige elektrische energie op te slaan afkomstig van duurzame energiebronnen, zoals zonne- of windenergie. Opgeslagen energie bechikbaar hebben als het donker of windstil is, zal de transitie naar duurzame energie versnellen. Een wetenschappelijke publicatie over de non-solvent induced phase separation (NIPS) elektroden die werden ontwikkeld door Antoni Forner-Cuenca en zijn collega's trok de aandacht van Schunk Group, een industriële leverancier van onder andere koolstofcomponenten. Een bezoek aan de TU/e begin oktober was de start van de samenwerking om deze NIPS-elektroden te onderzoeken en op te schalen naar commerciële schaal.
Het is niet ongebruikelijk dat onderzoeksgroepen aan de TU/e samenwerken met de industrie om technieken te ontwikkelen en kennis te delen. Wat de samenwerking tussen de Schunk Group en Antoni Forner-Cuenca's Electrochemical Materials and Systems Laboratory onderscheidt, is niet alleen door de manier waarop zij de verantwoordelijkheden delen zonder afbreuk te doen aan de wetenschappelijke onafhankelijkheid van de universiteit. Het is het feit dat het bedrijf genoeg in deze nieuwe technologie gelooft om het hele project te financieren, dus inclusief de promotieplaats voor het fundamentele onderzoek aan de TU/e. Dit versnelt het onderzoek en de ontwikkeling aanzienlijk in vergelijking met de meer gebruikelijke route van het aanvragen en ontvangen van publieke gelden voor het onderzoek.
Dat optimisme lijkt volkomen gerechtvaardigd met het oog op de technologie waaraan beide partijen gaan samenwerken - een nieuw elektrodemateriaal op basis van koolstof voor redox flow batterijen (RFB). Dit nieuwe materiaal maakt kleinere stacks (assemblage van seriële cellen) mogelijk en lagere kosten per kW in de batterij. De NIPS-elektroden zijn ontwikkeld in een internationale samenwerking tussen de TU/e en het MIT, zoals is gepubliceerd in Advanced Materials and Cell Reports Physical Science. Promovendi Rémy Jacquemond (begeleid door Antoni Forner-Cuenca en Kitty Nijmeijer) en Charles Wan (begeleid door Fikile Brushett en Yet Ming Chiang) waren de leidende onderzoekers in dit werk.
![](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/4/0/csm_BvOF%20Antoni%20Forner-Cuenca%20%2B%20Schunk%20visit%20TU%20Eindhoven%202_52e126df95.jpg)
Inspirerend materiaal
“Het is een inspirerende technologie om aan te werken. Fundamenteel onderzoek naar redox flow batterijen hielp ons om een idee te vormen van hoe een ideale elektrode eruit zou zien. We zijn blij dat de huidige geprepareerde NIPS-materialen veelbelovende prestaties hebben laten zien in flowbatterijen,” legt Forner-Cuenca uit. “Naast onze passie voor fundamenteel onderzoek zorgen we graag voor een meer tastbare impact op de maatschappij en staan we te popelen om de resultaten van ons onderzoek echt op de markt te zien verschijnen.”
“We waren geïntrigeerd en verbaasd door de potentie om met de NIPS-elektroden een verdubbeling van de vermogensdichtheid te creëren, in vergelijking met de beste commerciële elektroden die momenteel verkrijgbaar zijn,” voegt Hartmut Gross, directeur New Business and Technology bij Schunk Group, toe. “NIPS-elektroden op de markt brengen betekent echter een schaalvergroting van twee orden van grootte tot een oppervlakte van wel 900 cm² - er moet dus ook nog wetenschappelijk onderzoek worden gedaan, vooral om de scheikundige principes over te nemen terwijl het proces in industriële apparatuur wordt geïmplementeerd. Daarom hebben we elkaar nodig en profiteren we van elkaar.”
![](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/0/4/csm_BvOF%20Antoni%20Forner-Cuenca%20%2B%20Schunk%20visit%20TU%20Eindhoven%209_419d8b9ae7.jpg)
Co-creatie
Het bleek dat Schunk Group - reeds een toonaangevende leverancier van grafiet bipolaire platen op de markt - zeer geïnteresseerd was in de NIPS-elektroden. Zij geloven dat deze elektroden een rol zullen spelen bij het creëren van de volgende generatie redox flowbatterijen.
Gross verduidelijkt: “Dat is de reden waarom we hebben gekozen voor de aanpak en samenwerking die we nu hebben. De promovenda zal het fundamentele onderzoek uitvoeren aan de universiteit. Tegelijkertijd hebben we een ingenieur voor dit project aangenomen die zich onder meer gaat bezighouden met reproduceerbaarheid, robuustheid, productiemethoden en productieontwerp. Kortom, hij zal zich richten op alle aspecten die van de NIPS-elektroden een levensvatbaar commercieel product maken dat we in massaproductie kunnen nemen. Samen zal dit duo nauw samenwerken en bevindingen, inzichten en inspiratie over en weer delen."
De promovenda Simona Buzzi zal het onderzoek en de eerste stappen van opschaling uitvoeren, terwijl Hendrik Hemmelmann aan Schunk's kant zal bijdragen aan de ontwikkelingen. “Onze partners melden zich inmiddels bij ons voor implementatietests en betrouwbaarheidstests. We vertrouwen erop dat we het in minder dan drie tot vier jaar op industriële schaal kunnen waarmaken. Dan hebben we het vertrouwen dat onze financiering goed besteed is om een technologie te versnellen, die anders pas over minstens tien jaar beschikbaar zou komen,” besluit Gross.
Schunk Group
De Schunk Group is een wereldwijd opererend technologiebedrijf. Het bedrijf is een toonaangevende leverancier van producten van hightech materialen - zoals koolstof, technisch keramiek en gesinterd metaal - en van machines en systemen - van milieusimulatie en airconditioning tot ultrasoon lassen en optische machines. De Schunk Group heeft ongeveer 9.000 werknemers in 27 landen en behaalde in 2021 een omzet van 1,3 miljard euro.
Meer over duurzaamheid
![](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/a/9/csm_Toni%20Forner%20Cuenca%20-%20neutron%20imaging%20-%204%20researchers%20in%20SINQ_965f80c44e.jpg)
![Archieffoto: Vincent van den Hoogen](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/7/b/csm_815_73d2c21e9b.jpg)
![](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/5/c/csm_Fotograaf%20-%20Bart%20van%20Overbeeke%20-%20Locatie%20Koningsdag%202021%20TUe%20Campus_6d6364a645.jpg)
Het laatste nieuws
![](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/a/9/csm_Toni%20Forner%20Cuenca%20-%20neutron%20imaging%20-%204%20researchers%20in%20SINQ_965f80c44e.jpg)
![Archieffoto: Vincent van den Hoogen](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/7/b/csm_815_73d2c21e9b.jpg)
![](https://assets.w3.tue.nl/w/fileadmin/_processed_/a/f/csm_BvOF%202024_0902_BTY%20Opening%20Academic%20Year%20TUe%20-%20mini-discussion_9766fb338c.jpg)