Strom aus der Röhre

Langlebig und sicher
Ausprobiert wurden bereits mehr als 50 RFB-Typen mit unterschiedlichen Elektolyten. Die von Struckmanns Team in den Fokus genommene Version mit in Schwefelsäure gelösten Vanadium-Salzen ist noch immer der Champion: „Vanadium-Redox-Flow-Batterien spielen ihre Stärke aus, wenn sie möglichst häufig auf- und wieder entladen werden.” 10.000 Zyklen sind kein Problem, das bringt ihr im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien eine vielfach größere Lebensdauer. Ein weiterer Vorteil: Diese Batterien können nicht explodieren. Aktuell werden die einzelnen Batteriezellen, die später zu „Stapeln” – den „Stacks” – verbunden werden, aufwendig als eine Art mehrschichtiger Rahmen gefertigt. In diesen Rahmen fließen in den positiven und negativen „Halbzellen”, die durch eine Membran voneinander getrennten sind, die von einer Pumpe transportierten Elektrolyte. Die einzelnen Zellen müssen, Stück für Stück, an allen Seiten abgedichtet werden, damit die Elektrolyte nicht austreten: „Unter anderem deshalb sind die Stacks Preistreiber bei der Batterieproduktion”, sagt Struckmann. 

Endlos gut
Endlos Strom speichern. Womit man bei dem ganz speziellen Forschungsansatz von Struckmann und seinem Team wäre: „Wir haben eine neue Form von Batteriezellen in Form einer Röhre entwickelt, also ‚tubulär‘. Diese Abschnitte muss man dann nur noch oben und unten abdichten.” Die Zelle kann nun, so die Idee, in Form einer „endlosen Röhre” produziert werden. Die muss, im Querschnitt betrachtet und rundum übereinandergeschichtet, alle Schichten aufweisen, die im üblichen Zellen-Rahmen aufeinanderliegen. Um das zu gewährleisten, hat sich Struckmann einen Industriepartner mit speziellem Know-how gesucht. Er fand ihn in dem in Unterfranken ansässigen Automobil-Zulieferer Uniwell Rohrsysteme. Der konnte tatsächlich die Schichten der gewünschten Röhren herstellen. Ein weiterer wichtiger Partner ist der Membranen-Spezialist Fumatech. 
Die Idee funktioniert. Thorsten Struckmann nimmt zum Beweis den Schlüssel in die Hand, um das Labor ein Stockwerk höher aufzuschließen. Dort präsentiert er den Stack, der am Ende der Förderzeit des vierjährigen Projekts StaTuR (Stacks aus tubulären Redox-Flow-Batterien) die Machbarkeit des Ansatzes bewiesen hat: fünf zusammengeschaltete Röhrchen aus extrudierten Teilen, mit denen eine kleine Vanadium-Redox-Flow-Batterie betrieben werden kann. „Wir haben damit potenziellen Investoren eine neue Produktionsmöglichkeit präsentiert, die RFB in Zukunft um einiges günstiger machen können”, freut sich Struckmann. Wenn er wir sagt, meint er das gesamte Team, das ist ihm wichtig: „Mein früherer Doktorand Simon Ressel hat das Projekt initiiert und wesentlich gestaltet. Er hat mit Peter Kuhn, Fabian Brandes, Armin Laube, Niklas Janshen und einigen Studierenden die Hauptarbeit geleistet.” Dazu kam der Input der externen Partner: „Ohne die Beiträge von Uniwell, Fumatech und den Kollegen vom DECHEMA-Research Institute in Frankfurt wären wir nie so weit gekommen!”
Das wäre jetzt ein schönes Ende, aber die Energiewende geht ja weiter, und wenn man in den vergangenen Monaten eines gelernt hat, ist das wohl, bei der Abhängigkeit von endlichen Ressourcen Vorsicht walten zu lassen. Zwar war Struckmann letztens auf einer Konferenz, bei der Minenbetreiber sagten, Vanadium sei ausreichend vorhanden, man müsse sich keine Sorgen machen. Andererseits möchte man von einigen der Staaten, die den Rohstoff exportieren, nicht irgendwann erpressbar sein. Der Abbau lohnt sich in nur wenigen Ländern. Brasilien, China und Russland sind ganz vorne mit von der Partie. Wenn der Preis für Vanadium steigt, werden die Batterien teurer. Deshalb will Struckmann sich in dem bereits beantragten Folgeprojekt an der Suche nach organischen Alternativen beteiligen, für eine noch „grünere”, tubuläre RedoxFlow-Batterie.

Dieser Text erschien im Forschungsmagazin (K)NOW der Fakultät Technik und Informatik zum Thema "Energie". Alle anderen darin enthaltenen Artikel können Sie hier gerne nachlesen.