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, Anm.d.Red.) gebaut.
Symmetrie der Moleküle
Die Wissenschaftler haben auf der Basis eine Batterie gefertigt, die auch nach 6.000 Lade- und Entlade-Zyklen noch 90 Prozent der Strommenge speichert. Das entspricht einer Lebensdauer von mehr als 16 Jahren, wenn sie täglich einmal auf- und entladen wird. Damit will sich das Team jedoch noch nicht zufriedengeben. Daher haben die Forscher eine Strategie entworfen, um noch effizientere 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 das 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 und Entladung der beiden Elektrolyte. Zu diesem Zweck werden sie in die Zentraleinheit gepumpt. Die Kapazität hängt daher von der Größe der Tanks ab.
Die Energiedichte ist jedoch so gering, dass die Redox-Flow-Batterie für mobile Anwendungen kaum praktikabel sein dürften. Bisher setzt einzig das Schweizer Unternehmen nano.Flowcell Redox-Flow-Batterien in einem elektrisch angetriebenen Sportwagen ein. Für stationäre Lösungen sind Redox-Flow-Batterien jedoch ideal, da sie weitaus billiger sind als anderen Batterien.
Zukünftig könnte dieser Typ Batterie helfen, die Stromnetze zu stabilisieren, wenn mehr und mehr alte umweltschädliche Kraftwerke vom Netz gehen. Denn regenerative Energiequellen liefern nicht rund um die Uhr zuverlässige Strom, weshalb man hier auf Speicherlösungen oder nicht so umweltfreundlichen Gaskraftwerke als Puffer angewiesen ist.
