Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICTGestaltung einer porösen Elektrodenarchitektur zur Verbesserung der Stromdichte und Energieeffizienz in Redox-Flow-Batterien
SPACER hat sich zum Ziel gesetzt, die Leistungsdichte und Energieeffizienz von Redox-Flow-Batterien zu verbessern und so eine kostengünstige und stabile Energiespeicherung über lange Zeiträume zu ermöglichen.
SPACER ist ein Forschungs- und Ausbildungsprojekt, das im Rahmen des Marie-Sklodowska-Curie-Programms der Europäischen Union gefördert wird. An dem Projekt sind 13 Partner und 8 assoziierte Partner aus 9 verschiedenen Ländern beteiligt, die 17 Doktoranden für das Projekt rekrutieren werden.
Das allgemeine Problem von Flussbatterien und anderen Batterietypen sind die relativ hohen nivelierten Speicherkosten. SPACER zielt darauf ab, neue Architekturen für poröse Elektroden zu entwickeln, um die Leistungsdichte und Energieeffizienz von Redox-Flussbatterien zu verbessern und so eine erschwingliche und langlebige Langzeitspeicherung von Energie zu ermöglichen.
Die Entwicklungen erfolgen in drei Zyklen (Mikro-, Meso- und Makroskala) mit aufeinanderfolgender Modellierung, Prototypenerstellung und Charakterisierung/Validierung. Ziel ist es, den Elektronentransport in festen Räumen (elektrisch leitende Pfade), den Elektrolyttransport in freien Räumen (Poren Netzwerk) und die Eigenschaften der Elektrodenoberflächen (Reaktionsgrenzflächen) zu optimieren, um die Elektrodenausnutzung zu verbessern und die Leistungsabgabe der Zellen zu maximieren.
Vorteile: Es wird erwartet, dass SPACER-Elektroden bei relevanten Stromdichten eine maximale Leistungsdichte von ca. 1 Acm⁻² und Energieausbeuten von deutlich über 85 bis 90 % erreichen, d. h. 20 bis 30 % mehr als herkömmliche Elektroden, was auf die besseren Spannungsausbeuten der Elektrode zurückzuführen ist. Die erwartete Kostensenkung beträgt bis zu 50 % im Vergleich zu herkömmlichen Elektroden, was einen breiteren Einsatz von RFBs als effiziente Lösung für die Langzeit-Energiespeicherung ermöglicht.
