Lead
Die Bedeutung von Speichertechnologien für elektrische Energie steigt mit dem Anteil im Netz an erneuerbarem Strom aus fluktuierenden Quellen wie Wind und Photovoltaik. Neben den traditionellen Pumpspeicherwerken gewinnen elektrochemische Energiespeicher zunehmend an Wichtigkeit, weil sie flexibel und dezentral einsetzbar sind. Redox-Flussbatterien bestehen aus einem externen Speicher von wässrigem Elektrolyt, welcher redox-aktive Elemente enthält, z.B. Vanadium-Ionen, und einer Wandlereinheit, welche aus einer Anzahl elektrochemischer Zellen besteht. Anders als Lithium-Ionenbatterien eignen sich Redox-Flussbatterien insbesondere für den Tagesausgleich von Stromangebot und -nachfrage. Die Investitionskosten für Vanadium Redox-Flusszellen sind derzeit hoch, unter anderem wegen der Verwendung teurer Ionentauscher-Membranen als Separatoren. Gleichzeitig bieten viele der eingesetzten Materialien noch Verbesserungspotential.

Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Die Zielsetzung des Projektes ist es, neuartige Separatoren für die Vanadium Redox-Flusszelle zu entwickeln, welche einerseits gegenüber den derzeit verwendeten Materialien funktionelle Vorteile aufweisen, z.B. Kapazitätsverluste über längere Zyklensequenzen minimieren, und zudem Aussicht auf eine kostengünstige Fertigung bieten. Die Verwendung von amphoteren Membranen, welche sowohl negativ als auch positiv geladene Festionen enthalten, hat sich hierbei als besonders vielversprechend erwiesen. Ein integraler Bestandteil des Vorhabens ist ferner der Austausch mit externen Partnern wie Komponenten-, Stapel- und Systementwicklern, um auf Feldversuche der entwickelten Membranen hinzuarbeiten und Möglichkeiten für eine industrielle Umsetzung der Membrantechnologie auszuloten. Dabei sollen auch bereits im Labor Prozessschritte entwickelt und eingesetzt werden, die eine Herstellung der Membranen in genügender Grösse und Anzahl erlauben.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext

Die Arbeit kann dazu beitragen, neue Ansätze in der Membranentwicklung aufzuzeigen und Möglichkeiten zu schaffen, die neuen Materialien in einem industriellen Umfeld darzustellen und zu evaluieren. Für eine weiterführende Entwicklung sind verschiedene Konstellationen denkbar, z.B. die Ausgründung eines neuen Unternehmens (Spin-off), eine Vergabe von Lizenzen oder die Bildung eines Gemeinschaftsunternehmens (Joint Venture). Letztlich ist die Vision, die Konkurrenz- und Marktfähigkeit von Redox-Flussbatterien zu verbessern und so Lösungen für kostengünstigere Stromspeicher anzubieten.