Flussbatterien Speicherkapazität von Flussbatterien soll optimiert werden

Redakteur: Alina Hailer

Im Zuge eines Forschungsprojektes an der Universität in Bayreuth soll die Energiespeicherung der Redox-Flow-Batterien optimiert werden, um so die Energiewende voranzutreiben.

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Prof. Dr. Weber leitet das Forschungsprojekt an der Universität Bayreuth.
Prof. Dr. Weber leitet das Forschungsprojekt an der Universität Bayreuth.
(Bild: UBT / C. Wißler)

Flussbatterien – auch bekannt als Redox-Flow-Batterien – haben sich als wirtschaftlich und ökologisch interessante Form der Energiespeicherung erwiesen. Das neue Forschungsprojekt von Prof. Birgit Weber an der Universität Bayreuth zielt darauf ab, die Energiespeicherung dieser Batterietypen zu optimieren. Der Fokus liegt darauf, Speicherkapazitäten mit Hilfe des Einsatzes von Eisen zu steigern. Das Ziel sei es laut Prof. Weber, den Anteil nachhaltiger Energiequellen an den Gesamtenergiequellen durch die erhöhten Speicherkapazitäten zu steigern.

Die Redox-Flow-Batterien weisen im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien eine relativ hohe Lebensdauer auf und setzen keine umweltschädlichen Substanzen frei. Der modulare Aufbau ermöglicht es, die Energiespeicherung von Lade- und Entladevorgängen räumlich zu trennen. Die Energiedichte der flüssigen Elektrolyte ist gering. Trotz dessen lassen sich hohe Speicherkapazitäten aufbauen.

Eisen als Ersatz für Vanadium

In den letzten Jahren haben sich Flussbatterien mit gelöstem Vanadium als attraktive Energiespeichertechnologie erwiesen. Das Metall ist jedoch teuer und selten und weist zudem oft Verunreinigungen auf.

Eisen hingegen stellt eine kostengünstigere Alternative zu Vanadium dar, die eine geringe Toxizität aufweist. Eisen kommt in der Chemie als zweiwertige Form, Eisen (II), und als dreiwertige Form, Eisen (III), vor. Beide Formen bilden molekulare Komplexe, die in verschiedenen Spinzuständen (quantenmechanische Zustände) vorkommen. Äußere Faktoren können diese beeinflussen, z. B. durch Änderungen der Temperatur.

Die Möglichkeit, die Spinzustände zu verändern, soll nun im Rahmen des Projektes zur Weiterentwicklung der Flussbatterien genutzt werden. Der Spinzustand beeinflusst das Redoxpotenzial der Eisenkomplexe, eine Messgröße für die Triebkraft der Redoxreaktionen. Hier liegt die Chance der Optimierung: Gelingt es, das Redoxpotenzial durch den Wechsel der Spinzustände zu kontrollieren, könnten die Flussbatterien mit Eisen (II) und Eisen (III) einen höheren Wirkungsgrad als Flussbatterien mit Vanadium erzielen.

Förderung durch die Volkswagen Stiftung

Das Forschungsprojekt zur Optimierung der Redox-Flow-Batterien wird durch die Förderinitiative „Experiment!“ der Volkswagen Stiftung für anderthalb Jahre mit rund 120.000 Euro gefördert. Die Initiative möchte Projekte mit neuen und ungewöhnlichen Forschungsideen in ihrer Startphase unterstützen.

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