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Enerige & Management > Stromspeicher - Eisen soll Flussbatterien grüner machen
Bild: sdecoret / Fotolia
STROMSPEICHER:
Eisen soll Flussbatterien grüner machen
Mit Flussbatterien lassen sich große Energiemengen speichern. Durch die Verwendung von Eisen statt Vanadium im Flüssigelektrolyt soll der Batterietyp noch umweltfreundlicher werden.
 
Flussbatterien (Redox-Flow-Batterien) haben sich als wirtschaftlich und ökologisch interessante Form der Energiespeicherung erwiesen. Ein neues Forschungsprojekt von Prof. Birgit Weber an der Universität Bayreuth arbeitet auf eine Optimierung dieses Batterietyps hin. Das Ziel ist es, den Wirkungsgrad und die Speicherkapazität umweltfreundlicher Flussbatterien auf der Basis von Eisen deutlich zu steigern.

Flussbatterien weisen im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien zahlreiche Vorteile auf: Sie haben eine lange Lebensdauer und setzen keine umweltschädlichen Substanzen frei. Zudem macht es der modulare Aufbau der Flussbatterien möglich, die Energiespeicherung von Lade- und Entladevorgängen räumlich zu entkoppeln. Grundsätzlich lassen sich mit Flussbatterien sehr hohe Speicherkapazitäten aufbauen, obwohl die Energiedichte in den flüssigen Elektrolyten gering ist.

Flussbatterien, in deren Elektrolytbehältern sich gelöstes Vanadium befindet, haben sich in den letzten Jahren als eine im Prinzip hochattraktive Speichertechnologie erwiesen. Allerdings ist Vanadium ein seltenes und teures Metall, das oft Verunreinigungen aufweist. Doch es gibt Alternativen: „Heute gilt Eisen als der mit Abstand vielversprechendste Kandidat für Flussbatterien“, sagt Prof. Weber, Professorin für Anorganische Chemie an der Universität Bayreuth. Es sei ein auf der Erde reichlich vorhandenes, kostengünstiges Metall, das sich durch eine geringe Toxizität auszeichnet und in verschiedenen molekularen Umgebungen eingesetzt werden kann

Eisen bildet molekulare Komplexe, die in verschiedenen quantenmechanischen Zuständen – sogenannten Spinzuständen – existieren. Äußere Reize wie eine Änderung der Umgebungstemperatur können einen Wechsel des Spinzustands bewirken, der wiederum das Redoxpotenzial beeinflusst. Im Rahmen des Projekts soll nun die Möglichkeit, durch Temperaturänderungen einen bestimmten Spinzustand herbeizuführen, für die Weiterentwicklung von Flussbatterien genutzt werden. Genau hier liegt die Chance: Flussbatterien, die Eisen anstelle von Vanadium enthalten, gewinnen möglicherweise einen erheblich höheren Wirkungsgrad, wenn es gelingt, das Redoxpotenzial der Eisenkomplexe durch einen gezielten Wechsel ihres Spinzustands zu kontrollieren.

„Unser Ziel ist es, auf der Grundlage von Eisen umweltfreundliche und hocheffiziente Flussbatterien zu entwickeln. Diese werden aufgrund ihrer hohen Speicherkapazität dazu beitragen können, den Anteil nachhaltiger Energiequellen an der Energieversorgung wesentlich zu erhöhen“, sagt Weber.

​Das Vorhaben wird von der Volkswagen-Stiftung aus dem Programm „Experiment!“ für anderthalb Jahre mit rund 120.000 Euro gefördert.

 
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