Kinetische Charakterisierung und Bewertung des Optimierungspotentials von Kohlenstofffilzelektroden für Vanadium-Redox-Flow-Batterien (PDF)

Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie ist ein vielversprechender Energiespeicher für die bekanntermaßen dringend notwendige Energiewende. Sie zeichnet sich durch ihre hohe Langzeitstabilität und geringe Degradation aus, wodurch sie sich sehr gut für stationäre Anwendungen zur Zwischenspeicherung von Sonnen- und Windenergie eignet. Leistung und Speicherkapazität der Batterie sind getrennt skalierbar. Der Elektrolyt, in dem die elektrische Energie chemisch gespeichert wird, befindet sich in externen Tanks und wird durch die Zelle gepumpt. Zur Auf- bzw. Entladung der Batterie finden dann Reaktionen der aktiven Spezies, der Vanadium-Ionen, an porösen Kohlenstoffelektroden statt. Für weitere Optimierungen der Technologie sind Kenntnisse der detaillierten Prozesse dieser Reaktionen an den Elektroden notwendig. Die Untersuchung dieser Reaktionen erweist sich jedoch als sehr komplex, da die porösen Elektroden eine korrekte Messung erschweren. Die relevanten kinetischen Parameter werden daher experimentell an Kohlenstoffeinzelfaserelektroden gemessen. Über ein Impedanzmodell der porösen Elektrode können die ermittelten Parameter auf die Gesamtelektrode übertragen werden und das Gesamtoptimierungspotential der Elektroden bewertet werden.