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Forschern gelingt Durchbruch bei Redox-Flow-Batterien

Oberhausen – Fraunhofer-Forscher haben einen Meilenstein auf dem Weg zu großskaligen Redox-Flow-Batterien erreicht. Während die heute übliche Zellfläche einer solchen Batterie eher der eines DIN-A3-Blattes entspricht, haben die Wissenschaftler die Voraussetzung für deutlich größere Ausmaße geschaffen.

Die Forscher des Oberhausener Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) haben eine 3,2 Quadratmeter große Bipolarplatte entwickelt, die den Bau solcher großskaliger Redox-Flow-Batterien ermöglicht. Die Platte soll auch auf der Energy Storage Mitte März in Düsseldorf gezeigt werden.

Zwanzig- bis dreißigmal mal größere Zellen werden möglich

Redox-Flow-Batterien bieten ökonomische Vorteile, weil sie sich im Gegensatz zu Lithiumzellen auch mit sehr großen Zellen realisieren lassen. Daher geht die weltweite Entwicklung nach Einschätzung der Fraunhofer-Experten in Richtung immer größerer Zellflächen. Während die heute übliche Zellfläche eher der eines DIN-A3-Blattes entspricht, ist das langfristige Ziel, zwanzig- bis dreißigmal mal größere Zellen bzw. Stacks zu bauen. „Die meisten der benötigten Komponenten einer Redoxzelle sind bereits ausreichend großskalig erhältlich bzw. prinzipiell produzierbar“, erklärt Prof. Christian Doetsch, Leiter des Bereichs Energie beim Fraunhofer Umsicht. „Den Flaschenhals stellen bisher die Bipolarplatten dar.“ Denn erst mit Bipolarplatten können aus Einzelzellen die notwendigen Stacks zusammengefügt werden. Die Stacks werden anschließend zur Batterie konfiguriert. Weltweit wird laut Fraunhofer Umsicht mit hohem finanziellem Aufwand an diesem Problem geforscht.

Bipolarplatte in einzigartiger Größe

Fraunhofer Umsicht hat eine 3,2 Quadratmeter große Bipolarplatte entwickelt und gemeinsam mit der Saueressig GmbH und Co. KG aus Vreden produziert. Die Platte ist in ihrer Größe bisher einzigartig und stellt eine Schlüsseltechnologie für große Redox-Flow-Batterien dar. Das verwendete neuartige Bipolarplattenmaterial wird bereits in kleinen Redox-Flow-Stacks des Fraunhofer-Start-ups Volterion eingesetzt und erprobt. Die großflächige Bipolarplatte bietet eine Leistung pro Zelle, die etwa fünf Kilowatt (kW) entspricht bzw. als Stack mit 70 Zellen auf 350 kW kommen könnte. Ein Redox-Flow-System mit drei solcher Stacks (1 Megawatt, 10 Megawattstunden) kann bis zu 1.000 Haushalte einen Tag mit Strom versorgen. Neben der Größe sind die geringe Mindestdicke (400-500 µm), die damit einhergehende gute Leitfähigkeit, ihre Flexibilität und die kosteneffiziente Rolle-zu-Rolle-Produktionsweise weitere Vorteile. Fraunhofer Umsicht will in Zukunft nicht nur eigene Großstacks mit dieser neuartigen Bipolarplatte realisieren, sondern eine weltweite Vermarktung mit Partnern der Industrie angehen.

© IWR, 2017

10.03.2017