artikel

Betere elektro-auto’s met nanoFlowcell?

Techniek Premium 1377

Met enige reserve keken we naar de onthulling van het merk Quant, drie jaar geleden op de autoshow van Genève. Een elektrische supercar, waarvan er al veel zijn, alleen niet met een flow cell stroomvoorziening. Een uniek element, de nanoFlowcell die véél beter zou zijn dan Li-ion batterijen. Toen werd het stil. Maar nog steeds heeft nanoFlowcell grootse plannen.

Betere elektro-auto’s met nanoFlowcell?
Een enkele flow cell, hier van de Quantino. De witte blokjes zijn pompjes die de positief en negatief geladen vloeistoffen aan weerskanten door de cel eronder laten circuleren.

Centraal daarin staan niet meer de Quant auto’s, inmiddels twee modellen. Ze dienen meer als demonstratie voor de techniek van nanoFlowcell, dat zichzelf nu ontwikkelings- en onderzoekbureau noemt. Lees hier wat we over de Quant-onthulling schreven.

Ondertussen hebben ze naast de nanoFlowcell batterij ook 48 volt aandrijftechniek voor auto’s ontwikkeld. Met de pretentie dat flowcell batterijen en zwakstroom aandrijving stukken beter zijn voor de toekomst, dan alles wat nu aan elektro-auto’s wordt ontworpen en gebouwd.

Anonieme investeerders zouden 25.500 auto-bouwpakketten besteld hebben

Productie in Quant City

Een vierzits Quant in wording, schijnt dat daar het Porsche ontwikkelingscentrum in Weissach bij betrokken was. We zien een vrij dun 48 V kabeltje, en een koelsysteem voor de elektromotoren.

Afgelopen zomer liet nanoFlowcell voor het laatst een nieuwtje los, blijkt toen we nazochten of het bedrijf nog bestaat. We gaan er meer van horen, schijnt het. In Europa moet een Quant City verrijzen, waarvoor dit jaar een terrein van 500.000 m2 gezocht wordt. Het bedrijf heeft nu een hoofdkantoor in Londen, een researchafdeling in Zwitserland, en een Duitse vestiging die productietechniek ontwikkelt. Quant City zou pilotproducties gaan herbergen, en een onderzoekscentrum. Over twee jaar moet het klaar zijn.

Een groep internationale investeerders, die kennelijk volledig anoniem wil blijven, zou ruim drie miljard euro hebben ingebracht om dit te realiseren. Quant City zou auto’s als CKD-pakket in beperkte oplaag gaan maken, een pilot productie van de bi-ion vloeistof voor de nanoFlowcell batterijen, en batterijcellen. CKD staat voor Completely Knocked Down, een bouwpakket van een auto dat nog ergens geassembleerd moet worden.

Alleen maar de tanks volgooien

Het mooie is dat de zouten waarop een flow cell werkt, opgelost in water of van zichzelf vloeibaar, niet verbruikt worden. Je kunt ze na gedane arbeid in de cel opvangen en opnieuw activeren. Dat doe je met stroom. Voor mobiele flow cellen betekent dat: twee geactiveerde vloeistoffen tanken, twee verbruikte vloeistoffen aftappen, waarna het tankstation zorgt dat ze opnieuw met stroom positief of negatief geladen worden.

Klinkt goed, maar er zijn een paar nadeeltjes. Je hebt nogal wat vloeistof nodig om een bruikbare hoeveelheid elektrische energie op te bergen. En het is erg moeilijk de stroomopbrengst van een flow cell snel te laten variëren, zoals nodig om een auto aan te drijven.

Nano en kwantum

Nogmaals de verbeterde versie Quant FE in wording. Veel koolstofvezel en aluminium, koolstofvezel composiet remschijven. Je mag ook wel wat verwachten voor drie miljoen euro.

Die twee problemen zegt nanoFlowcell te hebben opgelost. Met ‘nanotechniek’ voor de zoutmoleculen die ze gebruiken, en ‘kwantumfysica’ om die moleculen te ontwikkelen. Klinkt goed en modieus, nano en kwantum. Vandaar ‘nanoflowcell’ als bedrijfsnaam en kortweg ‘Quant’ voor de auto’s.

Er zou veel minder vloeistof nodig zijn dan bij andere flow cells. Sprake is van ‘bi-ion’ vloeistof, blijkbaar geen twee verschillende componenten zoals gebruikelijk, maar eentje die naar behoefte positief of negatief geladen kan worden.

Oorspronkelijk had de Quant E vierzitter, waarmee het begon, supercondensatoren voor de regeling. De stroomopbrengst van de flow cellen kon direct naar de (vier) motoren, of deels naar de condensatoren. Condensatoren kunnen wel heel snel veel stroom afstaan. Probleempje, supercaps zijn erg duur. Kennelijk slaagde nanoFlowcell erin hun cellen beter regelbaar te maken, de condensatoren zijn nu vervallen. Hoe ze dit lukte wordt niet uitgelegd.

Quant en Quantino

Het zou te maken kunnen hebben met de overgang op 48 volt motoren. De eerste Quant E van 2014 draaide op 600 volt, voor vier 190 kW motoren. De doorontwikkelde Quant F kon een jaar later op maximaal 735 volt komen, en 800 kW totaal vermogen. Het ‘normaal bedrijfsvoltage’ zou 400 volt zijn, zei het persbericht.

Merk daarin verder op: “de flow cell kan ruim 50 ampère continu leveren aan het buffersysteem, dat vervolgens tot 2000 ampère naar de motoren stuurt”. Met supercaps dus nog. Tegelijk verscheen een compacte 2+2 Quantino met vier 25 kW motoren.  Er was in de Quantino nog sprake van een niet nader verklaarde ‘buffer’, tussen de motoren en de nanoFlowcell batterij.

In 2017 schakelden de Quantino en Quant F om op 48 volt voor de aandrijving. Daarmee worden in de Quant vier 140 kW motoren gevoed, de Quantino moet het met viermaal 20 kW doen. Deze modellen zouden 800 tot 1000 km rijbereik hebben op volle tanks.

Zou het echt?

Quant oprichter Nunzio La Vecchia, in de stijl van een soort Big Bopper, presenteert de Quantino op de show van Genève in 2015. Volgens zijn cv had hij toen al 24 jaar gestudeerd op flowcell batterijen.

Die tanks bevatten 2 x 250 liter in de grote, en 2 x 175 liter in de kleine Quant. O nee, de Quantino heeft volgens laatste gegevens nu nog maar 2 x 95 liter aan boord. Hm, dus niet echt lichter en compacter dan een Li-ion batterijpakket, want reken op 1 liter = 1 kilogram of meer.

Quant rommelt wat met cijfers, de vierzitter zou 2300 kg wegen en de Quantino 685 kg. Dat laatste is erg licht, zelfs al is dit ‘dry weight’ zonder 190 liter tankvulling. Bij de Quant F is 500 liter in de tanks juist wel meegerekend in het rijklaar gewicht, leeg is dit met 1800 kg nog geen lichtgewicht.

De bi-ion vloeistof zou 600 Wh per liter aan energie kunnen bevatten. Ongeveer het driedubbele van een lithiumaccu, zelf schat nanoFlowcell dat op vijfmaal zoveel. Maar niemand buiten nanoFlowcell heeft het mogen meten, of heeft enig idee hoe dit mogelijk kan zijn. Zo zou de Quant tot 150 kWh aan boord kunnen nemen, en de Quantino tot 105 kWh.

Nog fantastischer, de vloeistof zou voor minder dan 10 eurocent de liter gemaakt kunnen worden. Niet brandbaar of giftig, geen exotische grondstoffen. Uitgewerkte vloeistof aftappen en hergebruiken hoeft niet meer, zegt nanoFlowcell. Het is grotendeels water, dat laten we in de auto door een ‘generator’ verdampen nadat het is gefilterd. De actieve elementen blijven in het filter, dat elke 10.000 km vervangen moet worden.

Even narekenen

Zowel een Quant als een Quantino hebben een Duits kenteken gekregen, zodat ze op de weg beproefd mogen worden. Hierbij zou de Quantino er al 150.000 km op hebben zitten. Het verhaal is nu dat daar nog twee jaar ontwikkeling in gaat tot hij rijp is voor serieproductie.

Geheel duister blijft wat de investeerdersgroep met 25.000 CKD pakketten van de Quantino aan wil, en 500 Quant CKD’s. Toch weet nanoFlowcell al ongeveer wat de auto’s gaan kosten. Drie miljoen voor een Quant, 65 mille voor een Quantino. Hm, niet echt concurrerend.

Maar ja, supergoedkope bi-ion brandstof. Uh, is voor een duppie meegerekend dat hij nog (met hoeveel stroom?) positief en negatief opgeladen moet worden? En je moet dus 190 liter tanken met een Quantino, dan mag de vloeistof zeker niet duur zijn.

Klein sommetje. 600 Wh per liter, maal 95 liter, want de positieve en negatieve vloeistof gaan er tegelijk doorheen. Dat is 57 kWh. Je zou daar ruim 1000 km ver mee komen, zegt nanoFlowcell. Maar ook: de Quantino gebruikt 12 kWh/100 km. Als dat klopt kom je op 57 kWh nog geen 500 km van huis.

Het tweede wonder, onschuldige zwakstroom motoren

Klopt van geen kanten

Alle cijfers die we niet ter plekke berekenen komen van de huidige nanoFlowcell site. Wat we daar ook zien is dat de Quantino 85 kWh aan boord zou hebben, waar wij 57 kWh berekenden op basis van NanoFlowcells eigen cijfers. Ah, kennelijk is nog krachtiger bi-ion vloeistof gebrouwen: 85 kWh/95 liter = 900 Wh per liter. En op 85 kWh kom je 700 km ver, nog steeds geen 1000.

Nogal wat moeite hebben we met de promotie van 48 volt zwakstroom motoren. “Want bij de gangbare sterkstroom gaan hoge ampèrages door de bekabeling, die dan dik en zwaar moet zijn. Dat hoeft niet bij 48 volt. Dat is bovendien niet gevaarlijk, dus minder beveiliging nodig en minder eisen daaraan.”

Ach, Toyota snapt er dus niets van, die hebben juist het voltage van Hybrid Synergy Drive motoren opgevoerd. Tot wel 700 volt bij Lexus. “Want dan neemt de benodigde stroomsterkte af, daarmee de verliezen in het systeem, en de kabels kunnen dunner.”

Overigens, er zou maximaal 300 A naar de Quantino-aandrijving gaan. Elementair, 300 A maal 48 V = 14,4 kW. Geen buffer van condensatoren ofzo meer nodig. Hoe gaan we daarmee dan vier keer 20 kW motoren voeden? Er staan ook cijfers bij de superlimousine Quant. Die zou 300 kWh kunnen meevoeren, in 2 x 250 liter tanks. Wow, hier dan al 1200 Wh in een liter! Deze auto trekt wat meer stroom, tot 9000 A lezen we. Maal 48 volt is 432 kW. Ja maar, ze beloven 560 kW uit vier motoren…

Laten we voorzichtig stellen dat dit alles de geloofwaardigheid niet ten goede komt. Wacht nog even met het gereedschap voor 48 volt systemen en de bi-ion pomp voor je werkplaatsdeur.

Stroom uit een zoutoplossing

Hoe zit dat, met die flow cellen? Een flow cell batterij is niet nieuw, ook in Nederland is bijvoorbeeld de TU Delft ermee bezig. Het principe bestaat uit twee tanks, waarin vloeistoffen met positieve en negatieve ionen zitten. Ze worden door een cel gepompt waarin een membraan zit.

De vloeistoffen, die een geïoniseerd zout bevatten, blijven gescheiden. Gebruikelijk hiervoor zijn metaalzouten of organische zouten. Het membraan laat alleen positief geladen ionen door, waarop er negatief geladen elektronen (dus stroom) gaat lopen tussen de twee elektroden op de cel.

Reageer op dit artikel