Neuer Stromspeicher ist effizienter und hitzebeständiger

Je wichtiger regenerative Methoden der Energie­gewinnung werden, umso drängender ist die Not­wendig­keit, den auf diese Weise erzeugten Strom zu speichern. Grüne Energie könnte so auch genutzt werden, wenn keine Sonne auf Solar­panels scheint oder kein Luftstrom Wind­kraft­anlagen antreibt. Geeignete Strom­speicher sind dafür unver­zichtbar. Forscher der Uni Jena haben jetzt neue viel­ver­sprechende Polymer­elektro­lyte für Redox-Flow-Batterien entwickelt, die flexibel einsetzbar, leistungs­fähig und umwelt­freundlich sind.

„Bei Redox-Flow-Batterien werden die strom­speichernden Komponenten in einem Lösungs­mittel gelöst und können dadurch dezentral gelagert werden, was die beliebige Skalierung der Batterie von wenigen Milli­litern bis etlichen Kubik­metern einer solchen Elektrolyt­lösung erlaubt“, sagt Ulrich Schubert von der Uni Jena. Aufgrund dieser Flexibilität haben Redox-Flow-Batterien generell großes Potenzial, sich in der Zukunft als wichtiger Strom­speicher zu etablieren.

Bisher allerdings wiesen sie zwei Schwächen auf, die eine breite Anwendung verhinderte: Zum einen kamen als Elektrolyt häufig beispiels­weise in Schwefel­säure gelöste umwelt­gefährdende und giftige Schwer­metall­salze wie Vanadium zum Einsatz. Zum anderen funktio­nierten sie nur bis zu einer Umgebungs­temperatur von maximal vierzig Grad Celsius und benötigten deshalb ein aufwändiges Kühlungs­system. Mit Hilfe des neuen Materials könnten diese beiden Probleme gelöst werden.

„Wir haben als Elektrolyt ein neu­artiges Polymer entworfen, das zum einen wasser­löslich ist und somit überhaupt als Elektrolyt infrage kommt, und das zum anderen Eisen enthält, was ihm die Fähigkeit verleiht, elektrischen Strom zu speichern“, erklärt Schubert. „Gleich­zeitig erlaubt das Polymer eine deutlich höhere Umgebungs­temperatur von bis zu sechzig Grad Celsius – der zusätz­liche Aufwand eines sensiblen Temperatur­manage­ments entfällt somit.“ Darüber hinaus stellten die Forscher während ihrer Versuche mit dem neuen System fest, dass es auch effi­zienter als seine Vorgänger funktioniert.

Somit kann Strom in einer ungefähr­lichen Lösung auf Wasser­basis gespeichert, in Tanks zwischen­gelagert und ohne nennens­werte Verluste und zusätz­lichen Aufwand am nächsten Tag wieder aus der Batterie genutzt werden. Systeme dieser Art können außerdem ebenso in wärmeren Regionen, etwa in Afrika, Indien oder Brasilien, zum Einsatz kommen. „Durch die Verbesserung des strom­speichernden Mediums sehen wir die Redox-Flow-Batterie wieder in einer guten Position, um einen wichtigen Beitrag als Strom­speicher der Zukunft zu leisten“, sagt Schubert. „Und einmal mehr zeigt unsere Entwicklung die große Bedeutung neuartiger Polymere für die Entwicklung innovativer Speicher­methoden.“

FSU / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  P. S. Borchers et al.: Aqueous Redox Flow Battery Suitable for High Temperature Applications Based on a Tailor-Made Ferrocene Copolymer, Adv. Energy Mat., online 25. September 2020; DOI: 10.1002/aenm.202001825
• Center for Energy and Environmental Chemistry, Friedrich-Schiller-Universität Jena