09.08.2022 - Illinois Institute of Technology

Start-up entwickelt weltweit ersten wiederaufladbaren, sicheren, elektrischen Kraftstoff

"Die entleerte Flüssigkeit kann zum Aufladen an eine Auflade-/Tankstelle zurückgebracht oder im Gerät durch Anschließen an die Stromquelle aufgeladen werden"

Es war nur eine Frage der Zeit - bis Influit Energy weitere Wissenschaftler einstellen musste, bis die 2.100 Quadratmeter große Laborfläche, die das Unternehmen im Chicagoer Stadtteil West Loop belegt, zu klein werden würde, und bis die drei Mitbegründer des Start-ups, dessen Geschichte untrennbar mit dem Illinois Institute of Technology verbunden ist, bereit sein würden, öffentlich bekannt zu geben, was sie geschaffen haben: den weltweit ersten wiederaufladbaren, sicheren, elektrischen Kraftstoff.

"Wir haben eine neue Art von Durchflussbatterie entwickelt, die auf einem von uns erfundenen Verbundwerkstoff basiert, einem Nanofluid, bei dem die Nanopartikel batterieaktive Materialien sind, die wir Nanoelectrofuel oder NEF nennen", sagt John Katsoudas (M.S. PHYS '03), Mitbegründer und CEO von Influit Energy. "Die gesamte Technologie hat sich zusammengefügt - wir haben einen kristallklaren Weg vor uns."

Katsoudas bezeichnet Influit Energy als "Spinout" der Illinois Tech. Neben ihm leiten zwei Mitbegründer das Unternehmen: Elena Timofeeva, Chief Operating Officer, Direktorin für Forschung und Entwicklung und außerordentliche Professorin für Chemie an der Illinois Tech, und Carlo Segre, Chief Technology Officer, Chief Financial Officer und Professor für Physik an der Illinois Tech. Segre ist auch Direktor des Center for Synchrotron Radiation Research and Instrumentation an der Illinois Tech, das zwei Sektoren der Advanced Photon Source am Argonne National Laboratory betreibt, eine Ressource, die Influit Energy gelegentlich nutzt.

"Die Forschung von Influit Energy begann 2009 als grundlagenwissenschaftliche Untersuchung, als wir an der Illinois Tech und am Argonne National Laboratory tätig waren, und wir haben unsere Technologie von der grundlagenwissenschaftlichen Entwicklung über die angewandte Wissenschaft bis hin zum Bau von Prototypen und jetzt zu unserer ersten Produktentwicklung gebracht", sagt Katsoudas.

Die US-Regierung hat ebenfalls eine entscheidende Rolle beim Wachstum von Influit Energy gespielt, indem sie dem Unternehmen Verträge im Wert von mehr als 10 Millionen Dollar zur Finanzierung der Entwicklung und Herstellung von NEF-Flow-Batterie-Prototypen erteilt hat, die es mehreren Behörden ermöglichen werden, die Batterien von Influit Energy in Elektrofahrzeugen und Flugzeugen einzusetzen.

"Das einzigartige Flüssigkeitsformat der NEF-Flow-Batterien mit hoher Energiedichte ermöglicht die Verwendung derselben Flüssigkeiten in verschiedenen Geräten, d. h. die an der Ladestation aus erneuerbaren Energiequellen oder dem Stromnetz aufgeladene Flüssigkeit kann zum schnellen Betanken von Fahrzeugen oder für stationäre Speicher und andere große tragbare Anwendungen verwendet werden", so Timofeeva. "Die entladene Flüssigkeit kann zum Wiederaufladen an eine Auflade-/Betankungsstation zurückgeführt oder im Gerät durch Anschluss an die Stromquelle aufgeladen werden."

Zu den derzeitigen Kunden des Unternehmens gehören die NASA, die Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) des US-Verteidigungsministeriums und zwei von der US-Luftwaffe betriebene Förderprogramme: AFWERX, ein Team von Innovatoren, das die Zusammenarbeit zwischen dem Militär, der Wissenschaft und der Industrie fördert, und das Small Business Innovation Research-Programm (AFRL SBIR).

"Wir nutzen mehrere Innovationszuschüsse für kleine Unternehmen, um verschiedene Elemente dieses Ökosystems für geschlossene Energiekreisläufe zu demonstrieren", sagt Segre. "Es braucht Zeit, wenn man versucht, etwas Umwälzendes und Neues wie dieses zu schaffen, und man darf nicht zu weit gehen, aber letztendlich bewegen wir uns auf das gleiche Ziel zu - die tatsächliche Kommerzialisierung der Technologie."

Fünf separate, von der Regierung finanzierte Projekte wurden von Influit Energy strategisch so konzipiert, dass sie als Komponenten eines Ökosystems für geschlossene Energiekreisläufe zusammenarbeiten, das eines Tages auf breiterer Basis vermarktet werden kann.

"Alles, was wir im Moment tun, ist auf das spezifische Ziel ausgerichtet, einen geschlossenen Energiekreislauf zu entwickeln, bei dem die Batterien nicht aus festen Materialien bestehen, sondern aus Flüssigkeiten. Man kann die Batterie wie einen Kraftstoff behandeln, der in Mobilitätsgeräte gepumpt wird - Autos, Lastwagen, Flugzeuge, alles, was elektrifiziert werden muss", sagt Katsoudas. "Jeder unserer Verträge finanziert einen anderen Aspekt der Gesamtentwicklung dieses Ökosystems."

Der von diesem neuen System genutzte Treibstoff kann entweder mit erneuerbaren Energien oder über ein Stromnetz aufgeladen werden.

"Komponenten eines solchen Ökosystems sind Batterien für Geräte wie Autos und elektrische Nutzfahrzeuge, die von der DARPA finanziert werden, eine Betankungsdüse und ein Kontrollsystem, die von AFWERX finanziert werden, sowie ein Ladegerät zum schnellen Aufladen der Flüssigkeiten, das von der NASA finanziert wird", sagt Timofeeva.

Influit Energy hat zwei separate Projekte mit der DARPA laufen. Das eine konzentriert sich auf den Nachweis der Effektivität der Batterien in einem elektrischen Nutzfahrzeug, das andere ist eine Studie, die untersucht, wie die Herstellung der NEF-Batterien optimiert und vergrößert werden kann. Ziel ist es, die Masse und das Volumen der Batterien zu verringern.

"Das fünfte Projekt steht im Zusammenhang mit der Entwicklung von [Nanoelektrotreibstoff der zweiten Generation] und wird von AFRL SBIR finanziert", sagt Timofeeva. "Diese neue zweite Generation der NEF-Chemie in unserem einzigartigen und geschützten Nanofluid-Format wird letztendlich eine vier- bis fünfmal höhere Energiedichte im Vergleich zu modernen [Lithium-Ionen-]Batterien bieten und könnte die Bedürfnisse und die Nachfrage der Air Force mit einer deutlich verbesserten Energiedichte, einem größeren Betriebstemperaturbereich, ohne Brand-/Explosionsgefahr und aus kostengünstigen, einheimischen, auf der Erde reichlich vorhandenen Materialien erfüllen."

Da die Flüssigkeit in den Batterien an jedem beliebigen Ort mit den auf dem jeweiligen Markt verfügbaren Ladevorrichtungen aufgeladen werden kann, sieht Katsoudas ein enormes Wachstum und enorme Möglichkeiten für den Einsatz der Batterien von Influit Energy in der Zukunft voraus.

"Das ist, kurz gesagt, das Ziel von Influit Energy, und jeder einzelne unserer Verträge ist darauf ausgerichtet", sagt er. "Jeder unserer Sponsoren finanziert einen anderen Teil der Vision. Das Schöne daran ist, dass sie aus der Sicht von Influit Energy die gesamte Vision und Teile davon finanzieren. Für [jede der Förderorganisationen] wird ein spezifisches Problem gelöst, das für jeden unserer Sponsoren spezifisch ist. Und das ist der Grund, warum wir das Projekt gewinnen werden - die vollständige und totale Elektrifizierung des Transportwesens, die Elektrifizierung des Transportwesens, die das Netz nicht zusammenbrechen lässt, und die Verteilung von Energie, die uns nicht den Wiederaufbau von Infrastrukturen in Billionenhöhe kostet."

Im Juni 2022 schloss das Influit-Team erfolgreich seine ersten NEF-Flow-Batterietests für das elektrische Nutzfahrzeug ab, die bei einem Vermarktungspartner vorgeführt wurden. Katsoudas sprach auch auf dem South by Southwest Festival und einigen akademischen Konferenzen zu Beginn dieses Jahres über die Arbeit von Influit Energy und ist nun im Gespräch mit Risikokapitalgebern über die Zukunft von Influit Energy. Da sich die Aufträge häufen, stellt das Unternehmen neue Wissenschaftler ein und bemüht sich aktiv um eine Erweiterung seiner Fläche - von 2.100 Quadratmetern auf 20.000 Quadratmeter - durch den Erwerb einer neuen Laborfläche. Wo sich das Labor befinden wird, ist noch unklar. Die Mitbegründer hoffen, in Chicago zu bleiben, ziehen aber auch Möglichkeiten in Austin, Texas, in Betracht.

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