TubulAir

Projektziele

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung der Schlüsseltechnologien zur kostengünstigen Herstellung einer mikro‐tubulären Redox Flow‐Batterie mit gesteigerter Energie‐ und Leistungsdichte für stationäre Anwendungen. Die Eignung planarer All Vanadium Redox Flow-Batterien (VRB) für diesen Zweck wurde in diversen Demonstrationsprojekten nachgewiesen. Die relativ geringe Energiedichte (max. Entwicklungspotential: 37,5 Wh/kg[1]) der VRB sowie die kostenaufwändige Fertigung planarer Zellstacks erfordern deutliche Verbesserungen als Voraussetzung für eine breite Markteinführung.

Hierzu soll in diesem Projekt der flüssige Elektrolyt der VRB auf der Kathodenseite (V4+/V5+‐System) durch eine Luft‐/Wasserdampf‐Elektrode ersetzt werden (Luft/Wasserdampf wird aus der Umgebung entnommen). Die Verwendung von nur einem flüssigen Elektrolyten (V2+/V3+‐System) in der negativen und Luft/Wasserdampf in der positiven Halbzelle einer Vanadium/Luft Redox Flow‐Batterie (VLRFB) steigert die Energiedichte somit grundsätzlich um den Faktor zwei gegenüber der VRB. Als kostengünstige Lösung wird eine VLRFB mit mikro‐tubulärer Zellstruktur entwickelt.

Redoxreaktionen beim Laden der VLRFB

Positive Halbzelle:

2H2O -> 4H+ + O2 + 4e-

Negative Halbzelle:

4V3+ + 4e- -> 4V2+

Redoxreaktionen beim Entladen

Positive Halbzelle:

4H+ + O2 + 4e- -> 2H2O

Negative Halbzelle:

4V2+ -> 4V3+ + 4e-

Standard-Zellspannung:

E0= E0Luft/H2O - E0V2+/V3+

E0= 1,23V - (-0,26V) = 1,49V

Quelle:

[1] Rahman F, Skyllas‐Kazacos M. Vanadium redox battery: Positive half‐cell electrolyte studies. J Power Sources 2009; 189:1212‐19.

Aktuelle Publikationen
Y. Gendel, H. Roth, A. Rommerskirchen, O. David, M. Wessling

A Microtubular All CNT Gas Diffusion Electrode

Electrochemistry Communications, Volume 46, September 2014, Pages 44-47
O. David, Y. Gendel, M. Wessling

Tubular Macro-porous Titanium Membranes

Journal of Membrane Science, Volume 461, 1 July 2014, Pages 139-145
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