Durchbruch bei Redox-Flow-Batterien

Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory haben eine neue Membran entwickelt, die die Herstellung sogenannter Redox-Flow-Batterien deutlich verbilligt und ihre Lebensdauer erheblich verlängert. In Redox-Flow-Batterien lässt sich Strom speichern wie Benzin oder Heizöl: in Tanks, und zwar in zwei. In einem befindet sich eine mit Elektronen angereicherte Flüssigkeit, im anderen fehlt sie.

Laut den Forschern fließen die Flüssigkeiten im Reaktionsraum aneinander vorbei, getrennt durch eine Membran. Beim Aufladen wird eine Flüssigkeit angereichert, beim Entladen verliert sie Elektronen, die als Strom in einen äußeren Verbraucher fließen. Der Reaktionsraum ist relativ klein. Die Kapazität des Speichers hängt weitgehend von der Größe der Tanks ab.

Die Membran besteht aus einem Kunststoff der AquaPIM-Klasse. Er wird aus Materialien wie Wasser, Zink und Eisen hergestellt. Die Forscher stellten unterschiedlich zusammengesetzte Membranen her, um herauszufinden, welchen Einfluss das auf die Lebensdauer hat. Diese Membran-Technologie beschleunigt den Weg zur Marktreife von Redox-Flow-Batterien, die eine wasserbasierte kostengünstige Chemie nutzen, so Projektleiter Brett Helms, der aber für sich nicht in Anspruch nimmt, die endgültige und optimale Lösung gefunden zu haben. Der Weg, den er gewiesen hat, wird anderen Forschergruppen eine Menge Zeit bei der Entwicklung der besten Redox-Flow-Batterie ersparen.

Einsatz exotischer Chemikalie

Heutige Redox-Flow-Batterien basieren auf alkalischen Elektrolyten, das sind die beiden Flüssigkeiten. Die verwendeten Membranen seien jedoch auf saure Umgebungen zugeschnitten, wie sie auch in Brennstoffzellen verwendet werden. Aus diesem Grund sind sie nicht sonderlich langlebig. Außerdem sind sie teuer. Sie machen 15 bis 20 Prozent der gesamten Batteriekosten aus. Pro gespeicherter Kilowattstunde kann das bis zu 300 Dollar betragen.

Helms und sein Kollege Yet-Ming Chiang, Materialwissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology haben bereits entdeckt, dass eine Dotierung der Membran mit einer exotischen Chemikalie aus der Gruppe der Amidoxime den Austausch von Ionen zwischen den beiden Flüssigkeiten massiv beschleunigt. Kombiniert mit AquaPIM, enstand eine langlebige und billige Membran. (pte, Kempkens)

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