Redox-Flow-Batterien verzichten auf Gift
Laut Forschern der University of Akron geht es auch mit Wasser und organischem Material
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Redox-Flow-Batterie auf dem Prüfstand im Labor (Foto: uakron.edu) |
Akron/Jena/Graz (pte002/23.08.2021/06:05)
Mit Redox-Flow-Batterien, die mit ungiftigen und umweltverträglichen Elektrolyten arbeiten, lässt sich das Speicherproblem für überschüssigen Wind- und Solarstrom lösen. Genau solch einen Akku haben Forscher um Yi Zhu, Professor für Polymerwissenschaften und -engineering an der University of Akron https://www.uakron.edu/ im US-Bundesstaat Ohio jetzt vorgestellt. Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Pacific Northwestern National Laboratory https://www.pnnl.gov/ in Richland im US-Bundesstaat Washington den bisher stabilsten wasserlöslichen organischen Katholyten (positiver Elektrolyt). Sie bauten auf dieser Basis eine Batterie, die auch nach 6000 Lade und Entladezyklen noch 90 Prozent der Strommenge speichert, die sie im Neuzustand abpuffern konnte. Das entspricht einer Lebensdauer von mehr als 16 Jahren, wenn sie täglich einmal auf- und entladen wird.
[b]Durchbruch durch Symmentrieveränderung[/b]
Das Team will sich mit dem, was es erreicht hat, noch nicht zufriedengeben. Deshalb entwickelte es eine Strategie, um noch bessere wasserlösliche Katholyten zu entwickeln. Anstatt eine hydrophile funktionelle Gruppe anzuhängen, um die Löslichkeit der organischen Moleküle zu verbessern, ändern die Forscher die Symmetrie der Moleküle, was zu einer dramatischen Verbesserung führt. Um dieses Ziel zu erreichen gründete Zhu in Akron das Unternehmen Akron Polyenergy https://apolyenergy.com/.
[b]Fortschritte auch in Jena und Graz[/b]
Auch in Deutschland und Österreich arbeiten Forscher und Industrie an der Verbesserung von organischen Elektrolyten. Die Innovation an der Universität Jena https://www.uni-jena.de/ mündete bereits in ein Unternehmen namens JenaBatteries. An der Technischen Universität Graz https://www.tugraz.at ist die Entwicklung auf der Basis des Naturmaterials Lignin noch im Forschungsstadium.
Im Gegensatz zu allen anderen Batterien, die aus einem Bauteil bestehen, also voll integriert sind, besteht die Redox-Flow-Batterie aus drei Komponenten. Im zentralen Bauteil findet der elektrochemische Prozess statt, also die Beladung beziehungsweise Entladung der beiden Elektrolyte. Zu diesem Zweck werden sie in die Zentraleinheit gepumpt. Die Kapazität dieser Batterie hängt im Wesentlichen von der Größe der Tanks ab.
[b]Ideal für den stationären Bereich[/b]
Die Energiedichte ist so gering, dass die Redox-Flow-Batterie für mobile Anwendungen kaum praktikabel ist, obwohl das Schweizer Unternehmen nano.Flowcell https://www.nanoflowcell.com/de/ sie in einem elektrisch angetriebenen Sportwagen einsetzt. Ideal ist sie dagegen für stationäre Anwendungen, vor allem, weil sie weitaus billiger ist als andere Batterien. Und sie werden dringend benötigt, um das Stromnetz zu stabilisieren, wenn immer mehr Kraftwerke, die zuverlässig Strom erzeugen, abgeschaltet werden.
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