US-Forscher entwickeln Redox-Flow-Batterie auf Basis von Viologenen

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von pv magazine International

Forscher der Utah State University (USU) in den Vereinigten Staaten haben den Prototyp einer wässrigen organischen Redox-Flow-Batterie (AORFB) mit einer Anode auf der Basis von Viologenen hergestellt. Viologene sind preiswerte, wasserlösliche organische Verbindungen, die hochreversible Redox-Reaktionen ermöglichen. „Viologene sind ist bei skalierbarer Produktion nicht teuer“, erklärte der Forscher Tianbiau Liu gegenüber pv magazine. „Die geschätzten Kosten für Viologene-Flow-Batterien liegen unter 100 US-Dollar pro Kilowattstunde.“

Die Batterie wurde vor allem für die Speicherung von Strom aus großen Wind- und Photovoltaik-Kraftwerken konzipiert, obwohl ihre Erfinder nicht ausschließen, dass sie auch in Wohn- und Gewerbeprojekten eingesetzt werden kann. „Im Gegensatz zu etablierten Li-Ionen-, Pb-Säure- oder Vanadium-Flow-Batterien kann die AORFB der USU die Sicherheits- und Kostenziele erfüllen, die für eine Rentabilität in großem Maßstab erforderlich sind“, so die Forschungsgruppe.

Die ph-neutrale Batterie soll kostengünstiger, nachhaltiger und effizienter sein als herkömmliche Redox-Flow-Batterien. „Dieses System kann skaliert werden, um die intermittierende Energieerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie zu puffern und gleichzeitig ein sicheres, nicht entflammbares und nicht korrosives Energiespeichersystem für Wohn-, Militär-, Industrie- und Versorgungsanlagen zu erhalten“, so die Forscher weiter.

Das Gerät hat eine Nennleistung von über 150 Milliwatt pro Quadratzentimeter, eine Energiedichte von über 40 Wattstunden pro Liter und eine Leistungsdichte von 72,5 Milliwatt pro Quadratzentimeter. „In Verbindung mit wasserlöslichen TEMPO- oder Ferrocen-Kathodenmaterialien liefern die AORFBs eine Spannung von bis zu 1,72 Volt und eine theoretische Energiedichte von 45,5 Wattstunden pro Liter bei hervorragender Zyklenstabilität“, so die Wissenschaftler, die darauf hinweisen, dass das Gerät auch nach 1000 Zyklen 100 Prozent seiner ursprünglichen Kapazität beibehält.

Die hochleitfähigen wässrigen Elektrolyte und ionenleitenden Membranen, die für das Gerät verwendet werden, werden als die entscheidenden Komponenten beschrieben, die den Betrieb mit hohen Strömen und hoher Leistung ermöglichen. „Wir haben 2014 mit der Entwicklung der Batterie begonnen und versuchen derzeit, sie in die kommerzielle Produktion zu bringen“, so Liu.

Eine vollständige Beschreibung der Batterie, der Kathoden und der Anode findet sich in dem Artikel „Unprecedented Capacity and Stability of Ammonium Ferrocyanide Catholyte in pH Neutral Aqueous Redox Flow Batteries“, der in der Zeitschrift Joule veröffentlicht wurde.

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