En av de största nackdelarna med elfordon – att de kräver timmar och timmar att ladda – skulle kunna utplånas av en ny typ av flytande batteri som är ungefär tio gånger mer energität än befintliga modeller, enligt professor Lee Cronin, Regius Chair of Chemistry vid University of Glasgow, STORBRITANNIEN.

Vad är så speciellt med denna vätska, eller flöde, batteri?

"Ett vanligt elfordon har ett fast batteri, och när den tar slut måste du ladda den genom att ansluta den till ett eluttag. Detta tar en halvtimme eller så om du hittar en snabbladdare vid en motorvägsstation, eller upp till 12 timmar hemma. Vårt batteri, dock, är gjord av en vätska snarare än ett fast ämne. Om du tar slut man skulle i princip kunna pumpa ut den utarmade vätskan och – som ett vanligt bensin- eller dieselfordon – fylla på med vätska som är färdigladdad. Och det skulle ta minuter."

Hur fungerar det?

"Den del av ett batteri som innehåller laddningen är känd som elektrolyten och när denna är gjord av ett fast material är den inklämd mellan två elektroder. När du använder batteriet, en kemisk reaktion äger rum inuti elektrolyten, och laddning går från en elektrod till den andra tills elektrolyten är utarmad. Sedan laddar du upp batteriet, genom att tvinga laddning i motsatt riktning genom elektroderna, tills systemet är laddat.

"Ett flödesbatteri är annorlunda. Här, eftersom elektrolyten är gjord av en vätska, den kan förvaras i en tank, och pumpas förbi elektroderna under drift. Eftersom du har mycket mer elektrolyt att dra på, ett flödesbatteri kan producera mycket kraft – du får mer valuta för pengarna."

Så det är fortfarande samma kemiska reaktion som gör elektriciteten, men det sker i ett kontinuerligt flöde av vätska snarare än ett fast ämne?

"Precis. Dessutom, eftersom elektrolyten är ett enkelt oorganiskt salt i vatten, det är möjligt att kontrollera åldrandet. Inuti en normal, litiumbatteri, det solida systemet försämras med tiden så att laddningen kämpar för att röra sig fram och tillbaka. Det är anledningen till att litiumbatterier bara håller under ett visst antal laddnings-urladdningscykler. I vårt oorganiska vätskebatteri, dock, denna åldrandeprocess sker inte på samma sätt, eftersom det oorganiska saltet är mycket stabilt."

Varför har ingen tänkt på att använda flödesbatterier i elbilar tidigare?

"Flödesbatterier har funnits länge, men deras huvudproblem har varit en dålig energitäthet. Med andra ord, även om du kan producera mycket kraft, du behövde en mycket stor tank med elektrolyt för att leverera den – alldeles för stor för mobila applikationer.

"Som kemist, Jag har varit intresserad av hur vi kan få in fler elektroner – mer laddning – till en volym av rymden. Det här året, mina kollegor och jag upptäckte att om vi gjorde en elektrolyt av en mycket hög koncentration av en metalloxid, den kunde absorbera mycket mer laddning än vi förväntade oss. Resultatet blev ett flödesbatteri med ungefär tio gånger mer energitäthet än vad som tidigare uppnåtts – 225 wattimmar per liter, med möjlighet till upp till 1, 000 wattimmar per liter. Jag insåg plötsligt att med denna energitäthet, tillämpning på fordon kan vara möjlig."

Hur är prestandan jämfört med nuvarande batterier i elfordon?

"En Tesla Model 3, till exempel, har ett 70 kilowatt-timmars batteri. Att ha samma kapacitet som den, vi skulle behöva minst 70 liter av den bästa versionen av vårt batteri – det är ungefär samma storlek som bränsletanken i en bensinbil."

Hur svårt skulle detta vara att genomföra i praktiken?

"Det finns ingen anledning till varför ett flödesbatteri inte skulle kunna eftermonteras i ett befintligt elfordon, förutsatt att den genererar samma utdata och tar upp samma utrymme. Under tiden, alla bensinstationer i världen har pumpar, och används för att hantera vätskor, så mycket av infrastrukturen finns redan där. Vätskorna vi använder är frätande, men det går att överväga att eftermontera rör för att klara detta. Kanske skulle lagringstanken behöva uppgraderas, men att uppgradera något är mycket billigare än att bygga helt ny infrastruktur. Den stora fördelen är att våra elektrolyter är gröna – de utarmade kan laddas, förhoppningsvis med förnybar el, och ges till nästa kund."

Vad hindrar oss från att göra det här just nu?

"Det finns mycket ingenjörskonst att göra, för att se till att den kan fungera säkert och tillförlitligt. För närvarande, vi överför vår kunskap från laboratoriet till en testrigg, och utveckla en prototyp. Vi vill kontrollera att vi får den energitäthet vi förväntar oss, och att mekaniken i pumpningen fungerar. Om jag hade alla pengar, Jag skulle kunna föreställa mig tre steg:bygga en prototyp för att validera alla funktioner och optimera effektiviteten, bygga en annan för användning i en stationär applikation, och slutligen stoppade den i en bil.

"Jag hoppas att andra människor nu kommer att anta den här idén, och behandla det på allvar på grund av den ökade energitätheten. Stora företag från hela världen har redan tagit kontakt, och jag måste bara utarbeta det bästa tillvägagångssättet. Jag är universitetsprofessor, så mitt jobb är att förstå hur universum fungerar, men jag är inte rädd för att göra lite teknik om det finns potential att lösa ett stort problem, om finansieringen för visionen fanns tillgänglig."