Batterietechnik Neues Messverfahren für Redox-Flow-Batterien

Mit speziellen Messelektroden können die Forscher direkt an der Elektrode, an der der Strom erzeugt wird, die lokale Temperatur und Stromdichte erfassen und so Rückschlüsse auf die Durchströmung der Elektrolyt-Flüssigkeit ziehen.
Mit speziellen Messelektroden können die Forscher direkt an der Elektrode, an der der Strom erzeugt wird, die lokale Temperatur und Stromdichte erfassen und so Rückschlüsse auf die Durchströmung der Elektrolyt-Flüssigkeit ziehen.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) ein Verfahren entwickelt, mit dem sie die Vorgänge in einer Redox-Flow-Batterie sichtbar machen können.

Mit dem neuen Messverfahren können die Forscher während des Betriebs in die Batterie blicken und genau erkennen, an welchem Ort in der Batterie Strom erzeugt wird. »Es ist uns gelungen, eine Messtechnik, die wir für die Brennstoffzelle entwickelt haben, nun auch für diese Batterietechnologie anzuwenden«, erklärt Erich Gülzow, Leiter des Projekts beim DLR-Institut für Technische Thermodynamik. »Durch diese 'Gläserne Batterie' erhalten wir ein genaues Bild der Effizienz und sehen, welche Bereiche in der Batterie aktiv und welche inaktiv sind.«

Mit speziellen Messelektroden können die Forscher direkt an der Elektrode, an der der Strom erzeugt wird, die lokale Temperatur und Stromdichte erfassen und so Rückschlüsse auf die Durchströmung der Elektrolyt-Flüssigkeit ziehen. Das Verfahren kann auch zur Fehlerfrüherkennung und Steuerung einer solchen Batterie eingesetzt werden.

Die Redox-Flow-Batterie ist ein prädestinierter Batterietyp, um Energie in großen Mengen im Bereich von Megawattstunden zu speichern. Weil die elektrische Energie in den chemischen Verbindungen zweier (Elektrolyt-)Flüssigkeiten gespeichert ist, die in zwei getrennten Tanks gelagert werden, ist eine Selbstentladung ausgeschlossen. Die Energie bleibt damit in den Tanks über Wochen oder Monate gespeichert.

Ein weiterer Vorteil der Redox-Flow-Batterie ist der hohe Wirkungsgrad sowie der einfache und modulare Aufbau. Die energiespeichernden Flüssigkeiten werden in den Tanks außerhalb der Batterie-Zelle gelagert. Damit ist die Redox-Flow-Batterie der einzige Typ von elektrochemischen Energiespeichern, bei dem Energiemenge und Leistung unabhängig voneinander vergrößert beziehungsweise verkleinert werden können. »Dieser Batterie-Typ ist im Vergleich zu anderen elektrochemischen Speichern noch relativ neu und muss noch für den technischen Großserien-Einsatz optimiert werden«, sagt Dr. Peter Fischer, Gruppenleiter Redox-Flow-Batterie, der dieses System am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) entwickelt. »Das neue Messverfahren bietet uns bei der Weiterentwicklung der Technik eine wichtige Datengrundlage. Damit können wir Simulationsmodelle besser als bisher verifizieren und die Leistungsdichte der Batterie erhöhen.«

Die Redox-Flow-Batterie bietet vor allem im stationären Bereich viele Einsatzmöglichkeiten. Wenn Windenergie- und Photovoltaikanlagen Strom produzieren, für den es im Netz keine Nachfrage gibt, kann die elektrische Energie in dieser Batterie gespeichert werden. So können Redox-Flow-Batterien das schwankende Angebot ausgleichen, Überkapazitäten sinnvoll nutzen und für mehr Stabilität im Stromnetz sorgen.