A svájci-liechtensteini eredetű Nano Flowcell régi, de ígéretes akkutípust szemelt ki autóhajtásra. A szerkezetet folyamatosan tökéletesítve már 2000 km-es hatótávnál tartanak.

Nagyméretű folyadék akkumulátorokat a NASA használt először, még 1976-ban, a szerkezet és a műszaki részletek jogi védelme azonban a 90-es évek közepén lejárt. Az akkor Svájcban és Liechtensteinben működő, 1996-os alapítású Quant AG megvette az alapokat, mert már abban az időben is az elektromos autók extrém hatótáv-növelésének lehetőségét látta a szerkezetben. A cég lassan húsz éve kutatja, fejleszti saját, Nano Flowcell fantázianevű rendszerét, de villanyautós üzletágát csak 2013-ban nyitotta meg: ekkor lett a vállalkozás neve is Nano Folwcell AG. Az átszervezett cég 2014-ben már be is mutatta első, teljesen saját fejlesztésű prototípusait, első utcai autóit pedig 2016-ban gyártotta le.

A Nano Flowcell működése

A Nano Flowcell folyadék-akkuk – más néven a redukciós-oxidációs (redox) akkumulátorok – működése az üzemanyagcellákéra emlékeztet a leginkább. A fő különbség, hogy hidrogén és oxigén helyett itt fémsók sűrű, vizes oldata termeli az elektromos energiát, úgy, hogy több, 2-4 V feszültségű elemi cellát kapcsolnak sorba, ezek két oldalát speciális membrán választja el egymástól. A membrán egyik oldalára negatív, a másikra pozitív fémionokkal dúsított, előre elkészített, sűrű vizes sóoldatot vezetnek (a Nano Flowcell Bi-Ion-nak hívja), két, előre feltöltött tartályból. Az oldalak elektrolitjainak eltérő töltöttsége a két oldalt összekötve elektromos áram formájában egyenlítődik ki, ezt lehet felhasználni az autó hajtására.

A cellákban az áramlás folyamatos (szivattyúk szállítják a sóoldatot a membrán két oldalán) a töltöttség nélkül kicsorgó használt folyadékot a korai változatok még külön összegyűjtötték, a későbbiek azonban már a környezetbe engedik, menet közben, pont úgy, mint az üzemanyagcella a vizet. Ez első hallásra aggályosnak tűnik, a folyadék összetételét ráadásul titkolja a cég, csak annyit sikerült róla megtudnunk, hogy sem ionizált (azaz töltött), sem semleges (azaz kimerült) formájában nem mérgező, nem tartalmaz ritka földfémeket, savakat, és nyom nélkül lebomlik.

A hatótáv

A Nano Flowcell akkuk korai változatai még 600-700 V-os névleges feszültséggel működtek és 50 A-es egyenáramot szolgáltattak, így az egyszerű fizikai összefüggésekből gyorsan kiszámítható, hogy 30 kW (41 LE) leadására voltak képesek. Ez nem nagy teljesítmény, de a szerkezet egyéb mutatóival már tíz éve is sokszorosan a lítiumionos akkuk felett állt. Fajlagos kapacitása ma 600 Wh/kg körüli, a lítiumos rendszerek átlagosan 150 Wh/kg-jával szemben (kiegészítő berendezésekkel együtt).

A folyadékakku kapacitása a sóoldat tartályok méretétől, teljesítménye pedig a sorba kapcsolt elemi cellák számától, azaz a feszültségtől függ. Az első prototípusokban még 200 l-es tartályokat használtak, így az akkuk nagyjából 120 kWh-t tudtak, ami a cég által számolt 12 kWh/100 km-es vegyes fogyasztással 1000 km-es hatótávot jelent. A Nano Flowcell mérnökei az óta még nagyobb tartályokkal és más, „energiadúsabb” sóoldat összetételekkel is kísérleteztek, és már 2000 km felett járnak.

A hatásfok

A folyadék-akkuk cellahatásfoka több mint 90%-os, élettartamuk többszázezer kilométer, és hűteni sem kell őket, mert 60 és 160 fok között működnek, terhelésüktől függően. A cég első, ilyen hajtású, szénszálvázas, könnyűszerkezetes elektromos autóiban, alapesetben kerekenként egy-egy villanymotor dolgozott, a kétüléses Quantino-ban egyenként 136, a négyszemélyes, 5,2 m hosszú Quant F-ben pedig 272 LE-vel. A motorok és az akkucsomag között nagyteljesítményű kondenzátorok szolgálnak pufferként: a korai cellák 550-735 V-os feszültséggel töltötték őket, az F-ben és utódjában a mai FE-ben 92 A a névleges áramerősség, de a kondik akár 2000 A-t is leadhatnak, ha kell, például gyorsításkor. A háromfázisú villanymotorok motorfékben a kondenzátorokra dolgoznak vissza (hiszen a folyadék akkut így tölteni nem lehet, csak a sóoldat cseréjével).

A prototípusok

A 2016-os Genfi Autószalonon kiállított kissé áttervezett, 3,9 m hosszú és üresen 1420 kilós kisebb Quantino-ban már csak a hátsó kerekekben dolgoznak villanymotorok, egyenként 108 LE-s teljesítménnyel, a tartályok 159 l-esek voltak, az áttervezett cellacsomag pedig mindössze 48 V-on üzemelt, 300 A-es áramcsúccsal. A végsebesség így is 200 km/óra, a gyorsulás pedig kevesebb, mint 5,0 s volt, miközben a hatótáv 1000 km fölé nőtt. 2018-ban egy befektető 25 000 Quantino-ra adott le megrendelést, összesen több mint 3 milliárd (!) dollár értékben.

Az autók még nem készültek el, de cég már bemutatta milyenek lesznek, a legújabb kétüléses modell neve Quantino Twentifive és már a közúti használati engedélyei is megvannak. A mostanában kifejezetten az Egyesült Államok piacára pályázó cég az ottani terjeszkedéssel a Biden kormányzat új, villanyautózást támogató rendeletének (Az Autó 2022/12) hatásaiban bízik, így az újdonságot is oda szánja elsősorban. A kerekenkénti egy-egy, réz helyett alumíniumtekercsekkel működő villanymotor 80 LE-s (azaz a kombinált teljesítmény 4×80: 320 LE), két egyenként 125 l-es elektrolit tartályával a Twentyfive több, mint 2000 km megtételére képes.

Lesz hálózat?

A folyadék-akkuk terjedésének óriási gátja a töltőhálózat – azaz a sóoldat tankolási lehetőségek – egyelőre lényegében teljes hiánya. A Nano Flowcell által tervezett kútoszlopokból egyszerre tankolható a pozitív és a negatív töltésű ionizált folyadék, a feltöltési idő mindössze néhány perc. A fejlesztők szerint az üzemanyag(ok) környezetbarát módon, széndioxid kibocsátás nélkül is könnyen előállíthatók, de ahogy a pontos összetételről, úgy az eljárás energiaigényéről sem árulnak el semmit. Az árról annyit azért lehet tudni, hogy már ma is csak nagyjából 10 euro cent mindkét töltött folyadék literenkénti előállítási költsége.

SZG