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US-Forscher entwickeln betankbare Batterie für 2.000 km Reichweite

Eric Naumann testet mit Kollegm die neue Flow-Batterie, die Autos 2.000 Kilometer weit tragen soll. Foto: Lyna Landis, Purdue Research Foundation

Mit einer neuartigen Durchflussbatterie wollen Wissenschaftler der Purdue-Universität lange Ladezeiten abschaffen. Die Elektrolyte sind tankbar und können durch Photovoltaik und andere regenerative Energien geladen werden.

Wissenschaftler der Purdue-Universität aus dem US-Bundesstaat Indiana wollen den Nachteil der geringen Energiedichte von Durchflussbatterien für den Einsatz in Elektromobilen wettgemacht haben. Grund ist die Entwicklung von betankbaren Elektrolyten, die den Energiefluss in Redox-Flow-Batterien sicherstellen und Elektromotoren antreiben.

"In der Vergangenheit waren Flow-Batterien aufgrund der geringen Energiedichte nicht wettbewerbsfähig", sagt John Cushman, Professor für Geowissenschaften und Mathematik an der Uni Purdue. "Zum Beispiel haben herkömmliche Durchflussbatterien eine Energiedichte von etwa 20 Wattstunden pro Kilogramm. Ein Lithium-Ionen-Akku läuft mit 250 Wattstunden pro Kilogramm. Unsere Durchflussbatterie hat das Potenzial, zwischen dem Dreifachen und Fünffachen der Menge zu laufen."

Cushman hat die Technologie gemeinsam mit Eric Nauman, Professor für Maschinenbau, Biomedizintechnik und medizinische Grundlagenwissenschaften entwickelt und zur Kommerzialisierung  die Forma IFBattery Inc. gegründet.
Wie die Forscher weiter mitteilten, verwenden die Batterien eine Flüssigkeit, die alle 200 Kilometer durch einen Prozess ersetzt werden könne, der dem Betanken eines Autos an einer Tankstelle ähnelt. Alle 2.000 Kilometer werde das Anodenmaterial ausgetauscht, was weniger Zeit in Anspruch nehme, als für einen Ölwechsel benötigt werde. Die Kosten seien vergleichbar und lägen bei rund 50 Euro.

"Herkömmliche Elektroautos wie Tesla haben Lithium-Ionen-Batterien, die normalerweise über Nacht eingesteckt werden. Unsere Durchflussbatterie verwendet eine wasserbasierte Einzelflüssigkeit, die das Auto wie einen Gasmotor betreiben kann, außer, dass sie nichts verbrennt - sie ist wie ein Hybrid aus einer Batterie und einem Gas", sagt Nauman.

Ohne Verwendung einer Membran oder eines Separators oxidiere der Elektrolyt an der Anode. Die erzeugten Elektronen sorgen durch eine Reduktion an der Kathode für den Stromfluss zum Antrieb der Fahrzeuge. Bei dem Oxidationsmittel handele es sich um ein Makromolekül im Elektrolyten, das aber nur an der Kathode reduziert werde. Die Batterie erzeuge außerdem Wasserstoff, so dass sie auch für Wasserstoffautos einsetzbar sei.

"Es ist ein Wendepunkt für die nächste Generation von Elektroautos, denn es erfordert keinen sehr kostspieligen Umbau des Stromnetzes in den gesamten USA", sagt Crushman.  "Stattdessen könnte man Tankstellen umrüsten, um frischen Elektrolyten zu pumpen und verbrauchten Elektrolyten zu entsorgen und Ölwechselanlagen in Anodenwechselstationen umwandeln. Es ist einfacher und sicherer zu bedienen und umweltfreundlicher als bestehende Batteriesysteme."

Der verbrauchte Elektrolyt könnte gesammelt und durch regenerative Energien, etwa Photovoltaik-Parks, wieder aufgeladen werden.
Die Flow-Batterie-Technologie wurde zunächst an Golfcarts, in Rollern und dann in größeren Geländefahrzeugen getestet. Der nächste Schritt sollen Industrieausrüstungen und Autos sein.

13.2.2019 | Quelle: Purdue-University | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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