Wetenschappers hebben een batterij gemaakt door stikstofgas uit de atmosfeer te vangen en om te zetten in energie.

Maar liefst 78 procent van de atmosfeer bestaat uit stikstofgas. Zou het niet prachtig zijn als we dit gas nuttig zouden kunnen gebruiken? Dat dachten Chinese wetenschappers ook. Ze namen de uitdaging aan en maakten een prototype van een batterij dat energie genereert uit stikstofgas.

Omgekeerde reactie

Stikstofgas bestaat uit twee stikstofatomen die met drievoudige band met elkaar zijn verbonden. In die verbinding zit veel energie, maar het losmaken ervan, is een lastig karwei. De onderzoekers gingen uit van een standaard lithium-stikstof-batterij en probeerden de reactie die hierin plaatsvindt om te keren, om op die manier de energie uit stikstofgas te kunnen vastleggen.

Een lithium-stikstof-batterij wordt gemaakt door lithiumnitride op te laten splitsen in lithium en stikstofgas. In het proof-of-concept-experiment lieten de Chinezen stikstofgas uit de lucht reageren met het lithium van de (negatief geladen) anode, waarbij juist lithiumnitride ontstond.

Als elke andere batterij

De precieze reacties gaan als volgt. Bij de anode wordt het lithium omgezet in lithiumionen (positief geladen lithiumdeeltjes) en elektronen. Die lithiumionen en elektronen botsen met de stikstofgasmoleculen die de (positief) geladen kathode omringen. Daardoor wordt lithiumnitride gevormd en de energie die daarbij ontstaat wordt opgeslagen in de batterij. Vervolgens kan de batterij worden gebruikt als elke andere batterij. Eén nadeel: hij is niet weer oplaadbaar.

Batterij-expert Marnix Wagemaker van de TU Delft noemt de ontwikkeling van de batterij interessant. “Het is in het zicht van de uitdagingen van energieopslag en materiaalschaarste goed dat alle mogelijkheden worden onderzoekt. Dit is er een van.”

In de kinderschoenen

Wagemaker noemt het verder jammer dat de batterij niet erg efficiënt is. “Van de energie die je opslaat, krijg je minder van 60 procent terug, terwijl de meeste batterijen meer dan 90 procent halen. Daar moet dus nog aan worden gewerkt. En voor grootschalige opslag is het verstandig om ook voorbij lithium te kijken, bijvoorbeeld naar natrium, omdat de lithiumvoorraad op de wereld niet groot is.”

Het onderzoek staat nog maar in de kinderschoenen, dus de verwachting is niet dat de batterij snel op de markt zal verschijnen. Het ging de Chinezen er nu voornamelijk om te bewijzen het inderdaad kan: stikstofgas uit de lucht vangen en als energiebron inzetten.

Bron: Chem, Cell Press

Beeld: Zhang et. al.