(pte) – Mit Redox-Flow-Batterien, die mit ungiftigen und umweltverträglichen Elektrolyten arbeiten, lässt sich das Speicherproblem für überschüssigen Wind- und Solarstrom lösen, wie Forscher um Yi Zhu von der University of Akron sagen. Mit Kollegen des Pacific Northwestern National Laboratory haben sie den bisher stabilsten wasserlöslichen organischen Katholyten (positiver Elektrolyt) gebaut.
Neue Symmetrie der Moleküle
Die Wissenschaftler haben auf der Basis eine Batterie gefertigt, die auch nach 6.000 Lade- und Entladezyklen noch 90 Prozent der Strommenge speichert. Das entspricht einer Lebensdauer von mehr als 16 Jahren, wenn sie täglich einmal auf- und entladen wird. Das Team will sich mit dem, was es erreicht hat, noch aber nicht zufriedengeben. So haben sie eine Strategie entworfen, 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 zur Verbesserung führt. Um dieses Ziel zu erreichen, hat Zhu das Unternehmen Akron Polyenergy gegründet. Auch in Deutschland und Österreich arbeiten Forscher und Industrie an der Verbesserung von organischen Elektrolyten. Die Innovation an der Universität Jena mündete bereits in JenaBatteries. An der TU ist die Entwicklung auf der Basis des Naturmaterials Lignin noch im Forschungsstadium.
Aufbau aus drei Komponenten
Im Gegensatz zu anderen Batterien, die aus einem Bauteil bestehen, ist die Redox-Flow-Batterie aus drei Komponenten aufgebaut. 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 hängt von der Größe der Tanks ab.
Die Energiedichte ist so gering, dass die Redox-Flow-Batterie für mobile Anwendungen kaum praktikabel ist, obwohl das Schweizer Unternehmen nano.Flowcell 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 bislang zuverlässig Strom erzeugen, abgeschaltet werden.