»SONAR« sucht Material für Redox-Flow-Batterien

RFBs sind chemische Energiespeicher, die die gesammelte Energie mit einem hohen Wirkungsgrad auch wieder abgeben, indem Elektronen zwischen den chemischen Reaktanten über einen elektrischen Leiter ausgetauscht werden. Die große Bandbreite an elektroaktiven Substanzen – von denen viele in der Natur vorkommen – bedeutet, dass noch eine Vielzahl an potenziellen Systemen als Material für Redox-Flow-Batterien zu erforschen ist.

Die größte Herausforderung besteht darin, die Tauglichkeit auf allen Ebenen sicherzustellen. Eine Substanz kann zwar – für sich betrachtet – hervorragende Eigenschaften haben. Aber das Zusammenwirken zwischen den Materialien, dem Batteriedesign und der Funktionsweise ist sehr komplex. Auch wirtschaftliche Überlegungen können dazu führen, dass elektroaktive Substanzen für industrielle Anwendungen ungeeignet sind.

SONAR soll Modelle auf mehreren Skalen integrieren, von der atomistischen Skala bis hin zum Batteriesystem. Um die großen Datenmengen zu verarbeiten, nutzt das Projekt statistische Methoden, Datenanalyse und maschinelle Lern-Verfahren. Die berechneten Ergebnisse vergleichen die Forscher in jeder Phase mit experimentellen Messungen.

Mehrstufiges Screening

Das Endergebnis soll ein neuartiger mehrstufiger Screening-Service für organische Redox-Flow-Batterien sein. Er soll Vergleiche zwischen konkurrierenden organischen RFB-Systemen in Bezug auf Kosten, Lebensdauer und Leistung ermöglichen. So kann man neues Material für Redox-Flow-Batterien klassifizieren.

Die Projektpartner sind Experten für die Modellierung elektrochemischer Zellen auf allen Skalen. Dazu gehören das Fraunhofer-Institut ICT mit dem Standort der größten Redox-Flow-Batterie Europas, das Fraunhofer-Institut SCAI, die Abteilung für Energiewandlung und -speicherung der DTU in Dänemark, die LCRS der Universität de Picardie Jules Verne und des CNRS in Frankreich, die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, das Karlsruher Institut für Technologie und die australische Universität von New South Wales als Erfinder der heute am häufigsten verwendeten Vanadium-RFB. Die Partner arbeiten eng mit fünf assoziierten Industrieunternehmen zusammen. Das von der EU geförderte Projekt läuft vier Jahre. Redox-Flow-Konzepte gelten als relativ umweltfreundlich. Dazu laufen auch in Deutschland weitere Forschungsarbeiten.

11.2.2020 | Quelle: Fraunhofer ICT | solarserver.de
© EEM Energy & Environment Media GmbH