Neutronen geven inkijkje in redoxstroombatterijen op basis van ijzer

4 augustus 2026

Een door de 黑料福利网 geleid onderzoek bekijkt hoe ijzerplaten elektroden gebruiken. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Beeld: Inmaculada Gimenez-Garcia, Marina Tabuyo-Martinez, et al.

Onze toekomst voor hernieuwbare energie is voor een belangrijk deel afhankelijk van goedkope en schaalbare batterijtechnologie毛n. Een veelbelovende optie is een redoxstroombatterij die ijzer gebruikt 鈥� een overvloedig, goedkoop en veilig materiaal. De batterijprestaties hangen mede af van hoe het ijzer op de negatieve elektrode landt bij het gebruik van de batterij. Uniforme ijzerafzettingen zijn het beste, maar dat gebeurt niet altijd. Met behulp van neutronenbeeldvorming visualiseerde een team van 黑料福利网-onderzoekers in samenwerking met het Paul Scherrer Instituut in Zwitserland de beweging van ijzer in een all-iron redox flowbatterij en volgden in real-time hoe de vaste, gas- en vloeibare fasen van ijzer zichvormen. Hun resultaten kunnen het ontwerp en de prestaties van toekomstige batterijen verbeteren.

Als je in een redox flow-batterij kijkt, zie je vloeistoffen in beweging, ook wel elektrolyten genoemd. In deze elektrolyten zitten ionen, die in het geval van een all-iron redox flow battery (AIRFB) ijzerionen zijn. De beweging van deze ionen be茂nvloedt hoe goed de batterij oplaadt en ontlaadt. Van bijzonder belang is hoe ijzer neerslaat op de negatieve elektrode van de batterij en er weer los van komt.

鈥淒it bepaalt uiteindelijk de batterijprestaties,鈥� zegt PhD-onderzoek Marina Tabuyo-Martinez, mede-eerste auteur van het artikel samen met Inmaculada Gimenez-Garcia en die beiden het werk voltooiden in de Electrochemical Materials and Systems groep van de faculteit Chemical Engineering and Chemistry van 黑料福利网.

鈥淓en uniforme afzetting of platering van ijzer op de elektrode is het meest wenselijk, maar dit gebeurt niet altijd. Het onderzoeken van de oorsprong van niet-uniforme plating kan helpen de levensduur van AIRFB-ontwerpen te verlengen,鈥� voegt Tabuyo-Martinez toe.

Marina Tabuyo-Martinez

Neutronenvisualisatie

Om de oorzaak van niet-uniforme ijzerafzettingen te onderzoeken, gebruikten de onderzoekers neutronenr枚ntgen om in een AIRFB te kijken. Neutronen passeren door de behuizingsdelen van de batterij terwijl ze interageren met de ijzerionen in de elektrolyten van de batterij waardoor juist dat wezenlijke proces zichtbaar wordt.

鈥淣eutronenbeeldvorming helpt ons dingen te zien die traditionele batterijcyclusmethoden net missen. De neutronenr枚ntgenfoto's laten zien dat ijzer gelijkmatig verdeeld is over de negatieve elektrode wanneer de stroming in de elektrolyt puur convectief is. In het geval van een elektrolytstroming waarbij sprake is van een mengeling van convectieve en willekeurige stroming鈥�, zegt Tabuyo-Martinez.

Disruptief voor de toekomst

鈥淲e hebben nieuwe parameters vastgesteld die de prestaties van AIRFB be茂nvloeden,鈥� zegt Antoni Forner-Cuenca, hoogleraar en hoofd van de Electrochemical Materials and Systems-groep aan 黑料福利网. 鈥淲e verwachten dat onze bevindingen in deze studie zullen bijdragen aan betere ontwerpen van redoxstroombatterijen met ijzer.鈥�