Delfts onderzoek moet lithium uit de batterij krijgen, Vidi-beurs voor speurtocht naar het alternatief

Wetenschapsfinancier NWO kende in totaal 109 Vidi-beurzen toe, waarvan 13 naar de TU Delft gaan. Met het geld kunnen de onderzoekers een eigen onderzoekslijn verder ontwikkelen en een eigen onderzoeksgroep opzetten of uitbreiden. Voor de energietransitie springen 2 projecten van de faculteit Technische Natuurwetenschappen eruit: dat van batterijonderzoeker Xuehang Wang en dat van waterstofonderzoeker Lars Bannenberg.

Batterij zonder lithium
Lithiumbatterijen zijn onmisbaar voor elektrisch vervoer en een duurzaam energiesysteem, maar lithium is een kritieke grondstof met een beperkte beschikbaarheid. Batterijen op basis van ruim voorradige elementen passen daarom bij de Europese doelen om klimaatneutraal en minder afhankelijk van grondstoffen te worden. NWO steunde begin dit jaar samen met Battery Competence Cluster NL al 3 onderzoeksprojecten naar circulaire batterijen, waaronder de ontwikkeling van natrium-ionbatterijen aan de Universiteit Twente.

Wang richt zich op batterijen op basis van polymeren, een soort kunststof, die werken met andere ionen dan lithium. Ionen zijn de geladen deeltjes die in een batterij heen en weer bewegen tijdens het laden en ontladen. Deze batterijen presteren nog minder goed dan lithium-ionbatterijen en het project moet achterhalen waarom. Daarvoor worden nieuwe, gelijktijdig werkende meettechnieken ingezet die met licht als het ware in de batterij kijken. Zo wordt zichtbaar hoe energie op microscopisch niveau wordt opgeslagen en getransporteerd. Die kennis moet de fundamentele beperkingen blootleggen en helpen bij het ontwerpen van snellere en duurzamere batterijen die langer meegaan.

Waterstof in zuurstofstroom
Bannenberg richt zich op elektrolysers: installaties die met elektriciteit water splitsen in waterstof en zuurstof. Om ze efficiënter, veiliger, goedkoper en flexibeler inzetbaar te maken, zijn sensoren nodig die meten hoeveel waterstof er in de zuurstofstroom terechtkomt. Optische metaalhydridesensoren, die met licht registreren hoeveel waterstof een metaallaagje opneemt, kunnen dat in principe. Ze zijn alleen nog te gevoelig voor luchtvochtigheid, zuurstof en kaliumhydroxide, de loog die in veel elektrolysers wordt gebruikt.

‘In dit project ontwikkel ik materialen die optische sensoren in staat moeten stellen om wel waterstof te detecteren in een elektrolyser’, licht Bannenberg toe in zijn projectbeschrijving. ‘Hiermee kunnen we de efficiëntie van groene waterstofproductie verhogen en de kosten verlagen en de veiligheid verder verbeteren.’ Het onderzoek komt op een moment dat het kabinet in het vernieuwde Nationaal Plan Energiesysteem rekent op een veel kleinere rol voor elektrolysers dan enkele jaren geleden.

Ook kerosine en asfalt
Van de overige Delftse Vidi-projecten raken er 2 zijdelings aan verduurzaming. George Kelesidis onderzoekt hoe het bijmengen van waterstof in kerosine de roetuitstoot van vliegtuigmotoren verandert. Katerina Varveri ontwikkelt een ontwerpmethode om biobased materialen uit afval en biomassa betrouwbaar in te zetten als vervanger van fossiel bitumen in wegen. De overige beurzen gaan naar onderzoek op onder meer het gebied van kunstmatige intelligentie, robotica, kwantumfysica en medische technologie.