Untersuchungen zur Speicherung elektrischer Energie mit einem bleibasierten Hybriden Redox-Fluss-System [thesis]

Michael Lanfranconi, Universitätsbibliothek Der TU Clausthal, Frank Endres
2019
Elektrochemische Energiespeicher weisen ein großes Potential für die Speicherung von elektrischer Energie auf. Um ein wirtschaftliches System mit geringen Gefährdungspotential bei hoher Verfügbarkeit aufzubauen, fehlt jedoch bis dato die passende Technologie. Die Blei- Flow-Batterie auf Basis einer löslichen Blei-Spezies (SLFB engl. Soluble Lead Flow Battery) stellt einen interessanten Kandidaten dar, da die verwendeten Komponenten und Chemikalien günstig erhältlich und weitreichend verfügbar
more » ... nd. In dieser Arbeit wurde eine SLFB-Prototypenzelle entwickelt, die es ermöglicht, eine SLFB Zelle im Lade- und Entladebetrieb über eine Spanne von 7060 Zyklen zu betreiben. Dies wurde erreicht, indem die Elektrodenoberfläche durch eine elektrochemische Oberflächenmodifikation so gestaltet wurde, dass ein gleichmäßiges und stabiles Schichtwachstum erzielt werden kann. Zudem wurden die verwendeten Elektroden auf einen bestimmten Bereich eingegrenzt und somit perpendikulare Flächen gegenüber der Elektrode, welche bei SLFB Zellen zu Kurzschlüssen führen können, auf ein Minimum beschränkt. Dadurch konnte ein stabiler Zyklenbetrieb über einen Zeitraum von 309 Tagen aufrecht erhalten werden. Über den gesamten Zyklenzeitraum konnte eine sehr hohe gesamte coulomb'sche Effizienz von ca. 98% erreicht werden. Nach dieser Betriebsdauer musste die Zelle gestoppt werden, da sich zwischen den aktiven Massen ein Kurzschluss gebildet hatte. Des Weiteren wurde eine Zelle mit einer fünffach größeren aktiven Oberfläche entwickelt und aufgebaut, welche erfolgreich über eine Spanne von 1213 Zyklen betrieben wurde. Damit konnte gezeigt werden, dass eine Skalierung der Technologie durchaus möglich ist. Die SLFB-Technologie bietet ein hohes Potential, bis heute eingesetzte Blei-Säure Batteriesysteme zu ersetzen. Dazu wurden Methoden erarbeitet, um mit einer solchen Zelle durch geringfügige Modifikationen Zyklenzahlen von über 7000 Zyklen zu erreichen. Dabei können SLFB-Zellen durch einfach durchzuführende Regenerationsvorgänge jederzeit wieder we [...]
doi:10.21268/20191002-0 fatcat:5oskgr4eb5advl7web4dhqhz6a