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Enerige & Management > Stromspeicher - Redox-Flow-Batterie auf Vanillinbasis entwickelt
Bild: Fotolia, Thomas Jansa
STROMSPEICHER:
Redox-Flow-Batterie auf Vanillinbasis entwickelt
Forschende der TU Graz haben einen Weg gefunden, den Aromastoff Vanillin in ein redox-aktives Elektrolytmaterial für Flüssigbatterien zu verwandeln. Das soll Schwermetalle vermeiden.
 
Es ist ein „bahnbrechender Erfolg im Bereich nachhaltiger Energiespeicher-Technologien“, sagt Prof. Stefan Spirk vom Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik der TU Graz. Sein Team habe es geschafft, Redox-Flow-Batterien umweltfreundlicher zu machen, indem sie deren Kernelement durch herkömmliches Vanillin ersetzen, wie es auch in Vanillekipferl enthalten ist.

Bisher bestünden flüssige Elektrolyte zumeist aus ökologisch bedenklichen Schwermetallen oder seltenen Erden. Diese Forschungsarbeit ist an der TU Graz in den Fachgebieten „Sustainable Systems“ und „Advanced Materials Science“ verankert.

Vanillin, ein gängiger Aromastoff, ist eine der wenigen Feinchemikalien, die derzeit aus Lignin gewonnen werden. Spirk und sein Team veredeln Vanillin mithilfe von grüner Chemie ohne den Einsatz von giftigen und teuren Metallkatalysatoren in ein redox-aktives Material, das so in Flow-Batterien eingesetzt werden kann. Der Prozess funktioniere bei Raumtemperatur und könne mit gewöhnlichen Haushaltschemikalien umgesetzt werden. „Vanillin können wir im Supermarkt kaufen, andererseits aber auch mithilfe einer simplen Reaktion von Lignin abspalten, das wiederum in großen Mengen in der Papierproduktion als Abfall anfällt“, erläutert Spirk.

Patentierung und Kommerzialisierung

Abspaltungs- und der Veredelungsprozess wurden patentiert und die erfolgreichen Testergebnisse im Journal Angewandte Chemie publiziert. Jetzt wollen die Forschenden die Technologie kommerzialisieren, zumal das Verfahren hochskalierbar und für eine kontinuierliche Produktion geeignet ist.

Spirk erklärt: „Der Plan ist, uns mit unserer Anlage an eine Zellstoff-Fabrik anzuhängen und dort das Vanillin aus dem Lignin, das als Abfall übrigbleibt, zu isolieren“. Die Forscher seien in konkreten Gesprächen mit der Mondi AG, einem weltweit führenden Hersteller von papierbasierten Produkten, der sehr großes Interesse an der Technologie zeige.

Für die finale Umsetzung müsse man die Technologie im Echtbetrieb testen. Man sei nun auf der Suche nach Energieversorgern, die die Redox-Flow-Technologie des Start-ups in ihre Infrastruktur einbauten und somit das Netz entlasteten. Spirk ist überzeugt vom Gelingen: „Wir können die Wertschöpfungskette rund um die Beschaffung der Rohstoffe und der Bauteile bis hin zur Stromerzeugung regional halten, Speicherkapazitäten bis zu 800 MWh ermöglichen, das Stromnetz entlasten und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten“, so Spirk. Zum Team gehören Dominik Wickenhauser, Dieter Wurm, Wolfgang Bauer, Georg Rudelstorfer, Werner Schlemmer und Wolfgang Zitz.
 
Stefan Spirk, Vanillin und die Redox-Flow-Batterie im Labor an der TU Graz
Bild: Lunghammer

Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Batterien

Für den Ausbau von erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarkraft ist die Redox-Flow-Technologie laut den Wissenschaftlern ein wichtiger Baustein, da sie sich durch das Speichern großer Energiemengen auszeichnet. Sie kann somit Spannungsspitzen im Stromnetz abfedern. Außerdem eignen sich die Batterien als Backup-Speicher für stationäre Anwendungen wie Kraftwerke, Krankenhäuser, Mobilfunkanlagen oder E-Tankstellen.

Redox-Flow-Batterien sind leichter skalierbar, weniger giftig, besser recyclebar und feuerfester als Lithium-Ionen-Batterien. Weitere Vorteile sind ihre hohe Lebenserwartung und die geringe Selbstentladung. Die Arbeit war Teil des Forschungsprojektes „Lignobatt - Lignin in Redox-Flow-Batterien“, das aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des „Energieforschungsprogramms 2016 – Emerging Technologies“ der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG durchgeführt wurde.

 
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Donnerstag, 01.10.2020, 13:00 Uhr