Friedrich-Schiller-Universität Jena

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Polymer-Redox-Flow-Batterien

Polymer-Redox-Flow-Batterien

Polymer-Redox-Flow-Batterien (Polymer-RFB) sind wie auch andere Redox-Flow-Batterie (RFB) Systeme elektrochemisch reversible Nasszellen. Im Gegensatz zu den "klassischen" Batterien (z.B. Lithium-Ionen-Batterie) wird die Energie wird in Form von gelösten Aktivmaterialien gespeichert, die in flüssigen Lösungsmitteln vorliegen und in separaten Tanks gelagert werden. Aufgrund ihrer besonderen Bauweise, können bei diesen Systemen die Leistung und Kapazität völlig unabhängig voneinander skaliert werden. Zentrale Herausforderungen liegen darin, RFB zu entwickeln, die ohne den Einsatz seltener und damit teurer Substanzen auskommen. Auf diese Weise sollen möglichst kostengünstige, skalierbare und langzeitstabile Systeme ermöglicht werden.

Am CEEC Jena wurden Polymer-RFBs entwickelt, welche polymere Aktivmaterialen nutzen; somit können ionenleitfähige Membranen durch kostengünstige Dialysemembranen ersetzt werden. Die ansonsten gebräuchlichen Vanadium-Ionen und Schwefelsäure können durch Polymere/Kusntstoffe in einer wässrigen Kochsalzlösung ersetzt werden. Am CEEC Jena erfolgt die grundlegende Forschung. In Zusammenarbeit mit der Ausgründung Jenabatteries GmbH erfolgt die Entwicklung serientauglicher Produkte.

Im Rahmen von weiteren Forschungsarbeiten wurden auch Polymer-Zink-Hybrid-Flow-Batterien sowie kleine organische Moleküle untersucht.

Polymer RFB

Ausgewählte Beispiele:

    • T. Janoschka, N. Martin, U. Martin, C. Friebe, S. Morgenstern, H. Hiller, M. D. Hager, U. S. Schubert, „An aqueous, polymer-based redox-flow battery using non-corrosive, safe, and low-cost materials“ Nature 2015, 527, 78-81. link
    • J. Winsberg, T. Janoschka, S. Morgenstern, T. Hagemann, S. Muench, G. Hauffman, J.-F. Gohy, M. D. Hager, U. S. Schubert, “Poly(TEMPO)/Zinc Hybrid-Flow Battery: A Novel, “Green,” High Voltage, and Safe Energy Storage System”, Adv. Mater. 2016, 28, 2238-2243. link

    • T. Janoschka, N. Martin, M. D. Hager, U. S. Schubert, „Wasserbasierte Redox-Flow-Batterie mit hoher Kapazität und Leistung: das TEMPTMA/MV-System“, Angew. Chem. 2016, in press. link