Start-up uit Groningen maakt doorbraak met duurzame Ferro-Flowbatterij van ijzer: veiliger en goedkoper dan conventionele batterijen

Batterijen worden steeds belangrijker in onze geëlektrificeerde wereld vol groene stroom. Maar: er kleven nogal wat nadelen aan de gebruikelijke varianten. Ze zijn gemaakt van delfstoffen die lastig te krijgen zijn, vaak uit landen met slechte omstandigheden. Er komt nogal wat giftige chemie aan te pas ook en ze gaan niet lang mee. Dat kan beter, dachten twee schoolvrienden uit Drenthe. Ze testen nu hun prototype van een ijzer-flowbatterij.

,,Ons systeem heeft meer voordelen’’, vertelt Chiel Hoogenkamp. Hij werkt aan zijn Ferro-Flowbatterij in een gehuurde ruimte in Joostens Werkplaats in Groningen. Twee jaar geleden begon hij eraan samen met Robin Mol. ,,De eerste experimenten waren bij hem in de tuin in Groningen. Toen dat lukte, hadden we een serieus eurekamoment.”

De twee techneuten (elektrotechnicus en werktuigbouwkundige) kennen elkaar van de middelbare school en delen een fascinatie voor alles wat met de energietransitie te maken heeft. Nadat ze elkaar een filmpje hadden gestuurd over flowbatterijen met vanadium, begon de fascinatie voor deze techniek. ,,We waren hier nog niet bekend mee en moesten nog veel onderzoek verrichten. Daarna zagen we er serieus toekomst in. We wilden er écht wat mee doen.’’

Maar, dachten de twee: vanadium is niet ideaal. Zou het niet met ijzer kunnen, een veel meer voorkomende metaal dat bovendien eenvoudig te delven is. ,,IJzer is twintig keer goedkoper dan vanadium.’’ Ook niet onbelangrijk: het kan niet branden, in tegenstelling tot een normale batterij. De ijzerdeeltjes zitten in zout dat oplosbaar is in water.

Een ijzerbatterij dus, maar dan wel één die werkt met twee vloeistoftanks – een positieve en een negatieve. Tussen de twee tanks zit de ‘celstack’, waar de uitwisseling van ionen plaats vindt om een chemische reactie te laten ontstaan: de batterijen worden geladen of ontladen. Hoogenkamp: ,,Ons huidige prototype bestaat uit zes van die cellen.’’

In tegenstelling tot bestaande batterijen zit de energie niet opgeslagen in het elektrodemateriaal, maar in de vloeistof die zich in de externe tanks bevindt. Door de circulatie van deze vloeistof door de cel ontstaat er een constante flow van nieuwe ionen langs het semipermeabele membraan. De positief geladen delen van deze stoffen kunnen door het membraan heen migreren, terwijl de negatieve dit niet kunnen. Dit maakt dat het proces omkeerbaar is. 

„Wij zijn bezig met het ontwikkelen van een chemie die continu in een oplosbare vorm kan bestaan. Dit onderscheidt ons van de huidige markt, want de huidige ijzerbatterijen zijn zogenoemde hybridesystemen, waar aan één zijde nog steeds vaste stof ijzer ontstaat. Verder willen we ons onderscheiden met een modulair schaalbaar systeem.” 

Hoogenkamp en Mol bouwen aan hun batterij - en hun bedrijf - in de avonduren en weekenden. Ze werken allebei ‘gewoon’ veertig uur, maar hopen dat ze snel van hun eigen vinding kunnen leven. „We doen nu marktonderzoek en denken dat we in eerste instantie bij agrarische bedrijven een ingang kunnen vinden.” 

De ijzer-flowbatterij heeft wat ruimte nodig. „We denken nu aan twee tanks van elk 200 liter als basis. De klant kan vervolgens tanks bijbestellen om de energiecapacitieit van het systeem verder uit te breiden. Tussen deze tanks plaatsen we de cellen en een kleine pomp om de ideale flow te verkrijgen. In de batterij kan groene stroom van bijvoorbeeld zonnepanelen worden opgeslagen. En dat kan veel langer dan met een lithiumbatterij zoals die nu verkocht worden. De zelfontlading is bijna nul, wat betekent dat de batterij nauwelijks energie verliest als hij niet wordt gebruikt. Daar komt bij dat onze batterij zeven à acht keer langer meegaat. We rekenen nu op ongeveer 25.000 cycli”.

Dankzij het modulaire ontwerp zijn alle onderdelen afzonderlijk vervangbaar, ook de vloeistoffen, wat de levensduur verder kan verlengen.

Het grootste voordeel voor de klanten is volgens Hoogenkamp dat de ljzerflowbatterij vermogen en energie ontkoppelt. „Bij een gewone batterij is het eenvoudig: verhoog je het vermogen, dan krijg je ook meer energie. Dat hoeft bij ons niet. Meer vloeistof betekent meer energie, meer cellen betekent meer vermogen. We kunnen het volledig aanpassen aan de wensen van de klant. De cellen en tanks zijn beide stapelbaar, je kunt er zo veel aan elkaar koppelen als je wilt.”

In de testfase zitten ze nog, maar de ambities zijn groot. Inmiddels beschikken ze over een serieus dashboard waarop alles te lezen en te regelen is. „Om onze ambities sneller vorm te kunnen geven, zoeken we een geschikte partner om het product naar een hoger niveau te tillen en het project te versnellen.”