Neuartiger Elektrolyt fließt wie Rübenkraut
Flussbatterie von Forschern des Massachusetts Institute of Technology wird deutlich günstiger
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Neuartiger Elektrolyt fließt wie Rübenkraut (Foto: Thaneer Narayanan, mit.edu) |
Cambridge (pte027/01.12.2021/12:30)
Mit neuartigen Elektrolyten, die nicht wie üblich eine wasserartige Konsistenz haben, sondern eher wie Rübenhonig fließen, ist es Forschern am Massachusetts Institute of Technology https://www.mit.edu/ (MIT) in Cambridge/USA gelungen, die Kosten für Flussbatterien entscheidend zu senken. „Wir haben gezeigt, dass unser System billiger sein kann als andere und skaliert werden kann", so Postdoc Thaneer Malai Narayanan, der Know-how eines interdisziplinären MIT-Teams angezapft hat. Inhaltsstoffe der Elektrode sind Mangandioxidpartikel und Rußteilchen. Eine zinkhaltige Lösung sorgt dafür, dass die Masse fließ- und pumpfähig wird. Flussbatterien gelten als entscheidende Komponenten für die Speicherung von großen Mengen an elektrischer Energie, die an wind- oder sonnenreichen Tagen im Überfluss vorhanden ist, um sie in wundschwachen und sonnenarmen Zeiten nutzen zu können.
[b]Größe der Tanks bestimmt die energetische Kapazität[/b]
Die Forscher mussten einen Kompromiss finden. Einerseits durfte der Elektrolyt nicht zu steif sein, um pumpfähig zu bleiben, andererseits musste er so dickflüssig sein, dass die Manganoxidpartikel in der Schwebe blieben und nicht auf den Boden der Tanks hinuntersanken. Die beiden Tanks sind charakteristisch für Flussbatterien. Ihre Größe bestimmt, wie viel Energie die Batterie speichern kann. Eine der beiden Flüssigkeiten enthält auf Grund der Energie, die hineingepumpt wird, einen Überschuss an positiv geladenen Ionen, die andere einen Überschuss an Elektronen. Beim Entladen wechseln die Elektronen von einem zum Elektrolyten zum anderen, allerdings nicht direkt, sondern über einen externen Pfad – dort werden sie als Strom genutzt. Beim Aufladen der Batterie geht es anders herum.
[b]Kostengünstiger als andere Batterien[/b]
Zuletzt verglichen Emre Gençer, der an der Entwicklung beteiligt war, und Narayanan ihre Batterie mit einer Reihe gleichwertiger elektrochemischer Batterie- und Wasserstoff-Backup-Systeme und untersuchten die Kapitalkosten für den Betrieb bei einer Dauer von acht, 24 und 72 Stunden. Bei Batterieentladungen, die länger als einen Tag dauern, schlug ihre halbfeste Flussbatterie sowohl Lithium-Ionen- als auch Flussbatterien mit vanadiumhaltigen Elektrolyten. Dies galt selbst dann, wenn man die hohen Kosten für das Pumpen der Elektrolyten von den Tanks zum Reaktionsraum berücksichtigte. „Ich war skeptisch und erwartete nicht, dass diese Batterie wettbewerbsfähig sein würde, aber als ich die Kostenberechnung durchgeführt hatte, war es plausibel", sagt Gençer. Um wie viel die Kosten sinken verraten die Forscher allerdings nicht.
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