Fléissend Batterien: Gëff w.e.g. Elektronen fir mech!
Wëssenschaftler aus dem Fraunhofer Institut an Däitschland maachen seriéis Entwécklungsaarbechten am Feld vun elektresche Batterien, alternativ zu de klassesche. Mat Redox Flow Technologie ass de Prozess fir d'Stroum ze späicheren wierklech radikal anescht ...
D'Batterien, déi mat Flëssegkeet als Brennstoff geluede ginn, ginn an en Auto mat Bensin oder Dieselmotor gegoss. Et kléngt vläicht utopesch, awer fir de Jens Noack vum Fraunhofer Institut zu Pfinztal, Däitschland, ass dat eigentlech den Alldag. Zënter 2007 huet d'Entwécklungsteam, an deem hien involvéiert ass, dës exotesch Form vu nofëllbarer Batterie a voller Schwéngung entwéckelt. Tatsächlech ass d'Iddi vun enger Flow-Through oder sougenannter Flow-Through Redox Batterie net schwéier, an den éischte Patent an dësem Beräich geet op 1949 zréck. Jidd vun deenen zwee Zellraim, getrennt vun enger Membran (ähnlech wéi Brennstoffzellen), ass mat engem Reservoir verbonne mat engem spezifeschen Elektrolyt. Wéinst der Tendenz vu Substanzen chemesch mateneen ze reagéieren, bewege sech Protone vun engem Elektrolyt an en anert duerch d'Membran, an Elektronen ginn duerch e Stroumverbraucher verbonne mat den zwee Deeler geleet, als Resultat vun deem en elektresche Stroum fléisst. No enger gewëssen Zäit ginn zwee Panzer ofgelaacht a mat frëschem Elektrolyt gefëllt, an de gebrauchte gëtt "recycléiert" an de Opluedstatiounen.
Obwuel dëst alles super ausgesäit, ginn et leider nach vill Hindernisser fir d'praktesch Notzung vun dëser Batterieart an Autoen. D'Energiedicht vun enger Vanadium Elektrolyt Redox Batterie läit am Beräich vun nëmmen 30 Wh pro Kilogramm, wat ongeféier d'selwecht ass wéi déi vun enger Bläi Säure Batterie. Fir déi selwecht Energie wéi eng modern 16 kWh Lithium-Ion Batterie ze späicheren, um aktuellen Niveau vun der Redoxtechnologie, brauch d'Batterie 500 Liter Elektrolyt. Plus all Peripheriegeräter, natierlech, de Volume vun deem ass och zimlech grouss - e Käfig noutwendeg fir eng Kraaft vun engem Kilowatt ze bidden, wéi eng Béierkëscht.
Esou Parameter sinn net gëeegent fir Autoen, well d'Lithium-Ion Batterie véier Mol méi Energie pro Kilogramm späichert. Wéi och ëmmer, den Jens Noack ass optimistesch, well d'Entwécklungen an dësem Beräich just ufänken an d'Perspektiven verspriechen. Am Labo erreechen déi sougenannt Vanadium Polysulfid Bromid Batterien eng Energiedicht vun 70 Wh pro Kilogramm a si vergläichbar a Gréisst mat den Néckelmetallhydrid Batterien, déi aktuell am Toyota Prius benotzt ginn.
Dëst reduzéiert den erfuerderleche Volume vu Panzer an der Halschent. Dank engem relativ einfachen a preiswerten Opluedungssystem (zwou Pompelen pumpen neien Elektrolyt, zwee suckelen aus gebrauchten Elektrolyt), kann de System an zéng Minutten opgelueden ginn fir eng Reechwäit vun 100 km ze bidden. Och séier Opluedungssystemer wéi deen am Tesla Roadster benotzt gëtt sechs Mol méi laang.
An dësem Fall ass et net iwwerraschend, datt vill Automobilfirmen sech op d'Fuerschung vum Institut wenden, an de Bundesstaat Baden-Württemberg 1,5 Milliounen Euro fir d'Entwécklung zougewisen huet. Wéi och ëmmer, et wäert nach Zäit daueren fir d'Automobiltechnologiephase z'erreechen. "Dës Batterie kann ganz gutt mat stationäre Stroumsystemer funktionnéieren, a mir maachen schonn experimentell Statiounen fir d'Bundeswehr. Wéi och ëmmer, am Beräich vun elektresche Gefierer wäert dës Technologie an ongeféier zéng Joer gëeegent sinn fir ëmzesetzen", sot den Noak.
Exotesch Materialie sinn net erfuerderlech fir d'Produktioun vu Stroum duerch Redox Batterien. Keng deier Katalysatoren wéi Platin benotzt a Brennstoffzellen oder Polymerer wéi Lithium-Ionbatterie sinn noutwendeg. Déi héich Käschte fir Laborsystemer, déi 2000 Euro pro Kilowatt u Kraaft erreechen, ass eleng doduerch datt si eenzegaarteg sinn a mat der Hand gemaach ginn.
Mëttlerweil plangen d'Spezialisten vum Institut hiren eegene Wandpark ze bauen, wou de Ladeprozess, also d'Entsuergung vum Elektrolyt, stattfënnt. Mat Redoxfloss ass dëse Prozess méi effizient wéi d'Waasser an d'Waasserstoff a Sauerstoff ze elektrolyséieren an se an Brennstoffzellen ze benotzen - Instant Batterien liwweren 75 Prozent vun der Elektrizitéit déi fir d'Laden benotzt gëtt.
Mir kënnen Opluedstatiounen virstellen, déi, zesumme mat konventionellem Oplued fir elektresch Gefierer, als Puffer géint d'Spëtzbelaaschtung vum Stroumsystem déngen. Haut, zum Beispill, musse vill Wandrieder an Norddäitschland trotz dem Wand ausgeschalt ginn, well se soss d'Gitter iwwerlaaschten.
Wat d'Sécherheet ugeet, gëtt et keng Gefor. „Wann Dir zwee Elektrolyte vermëscht, da gëtt et e chemesche Kuerzschluss, deen Hëtzt verëffentlecht an d'Temperatur klëmmt op 80 Grad, awer näischt anescht geschitt. Natierlech sinn e puer Flëssegkeete net sécher, awer och Bensin an Diesel. Trotz dem Potenzial vu Stroum duerch Redox Batterien, sinn d'Fuerscher vum Fraunhofer Institut och schwéier um Wierk Lithium-Ion Technologie z'entwéckelen ...
Text: Alexander Bloch
Redox Flow Batterie
Eng Redox Flow Batterie ass tatsächlech e Kräiz tëscht enger konventioneller Batterie an enger Brennstoffzell. Elektrizitéit fléisst wéinst der Interaktioun tëscht zwee Elektrolyte - eent mat dem positive Pol vun der Zell verbonnen an deen aneren zum negativen. An dësem Fall gëtt een positiv gelueden Ionen (Oxidatioun), an deen aneren kritt se (Reduktioun), also den Numm vum Apparat. Wann e gewëssen Niveau vun der Sättigung erreecht gëtt, stoppt d'Reaktioun an d'Lade besteet aus der Ersatz vun Elektrolyte mat frëschen. D'Aarbechter ginn restauréiert mam ëmgekéierte Prozess.
