Aktuelle Projekte

Folgende Projekte bilden derzeit die Schwerpunkte der Arbeit im Labor. Begleitet werden diese Projekte durch unterstützende Arbeiten, die Teilbereiche der jeweiligen Aufgabenstellung behandeln.

BMBF-Verbundprojekt tubulAIR

Die Redox Flow-Batterie ist ein aussichtsreicher Ansatz, um große Mengen von elektrischer Energie zu speichern. Im Rahmen des Verbundvorhabens »tubulAir±« soll eine Steigerung der Leistungsfähigkeit von Redox Flow-Batterien bei gleichzeitiger Senkung der Herstellungskosten erreicht werden.
Die hierzu gebildete interdisziplinäre Forschungskooperation verfolgt dabei den Ansatz einer mikrotubulären Vanadium/Luft Redox Flow-Batterie.

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) der VRB sowie die kostenaufwendige Fertigung planarer Zellstacks erfordern deutliche Verbesserungen für eine breite Markteinführung.

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Graduiertenkolleg für Schlüsseltechnologien für nachhaltige Energiesysteme in Smart Grids

Im Rahmen der ersten gemeinsamen Graduiertenschule von HAW Hamburg und Universität Hamburg besteht eine Promotionsstelle am Institut für Energiesysteme und Brennstoffzellentechnik (IEB), die durch die Chemikerin MSc. Margaryta Paramonova besetzt ist. Details zur Forschungsarbeit folgen an dieser Stelle. Zur Pressemitteilung der HAW

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Prüfstand RFB
Prüfstand Redox Flow-Batterie, Stand 2011 | © v. Stryk

Entwicklung Redox-Flow-Batterie

Die zunehmende Einbindung der sog. "erneuerbaren Energien" erfordern die Entwicklung und den Einsatz von Energiespeichern in großem Maßstab, um ein fluktuierendes Energieangebot auf eine zeitlich nur bedingt variable Abnahme abzustimmen.

Unter den verschiedenen Optionen nehmen elektrochemische Speicher eine vielversprechende Position ein, da sie ohne die Zwischenschaltung z. B. thermischer Prozesse elektrische Energie direkt in in chemische Energie und zurück zu wandeln in der Lage sind.

Redox Flow Batterien besitzen wiederum unter den elektrochemischen Speichern im allgemeinen systembedingt u. a. folgende Vorteile:

  • Trennung von Leistung und Speichervermögen
  • Äußerst hohe Zyklenfestigkeit
  • Geringe Selbstentladung

Nachteilig ist derzeit insbesondere eine geringe Energiedichte, die für Vanadium-Vanadium-Redox-Flow-Batterien in der Größenordnung von Bleiakkus liegt, sowie ein höherer Aufwand für den BoP, der diesen Speichertyp erst ab einer gewissen Größe interessant macht.

Im Labor für Brennstoffzellen wurde in den Jahren 2010/2011 ein umfangreicher Versuchsstand für den Prototyp einer tubularen Vanadium-Vanadium-Redox-Flow-Batterie konzipiert, gebaut und in Betrieb genommen.

Auf der Basis der gewonnenen Erkenntnisse wird sich ab 2012 ein BMBF-finanziertes 5-Jahres-Projekt anschließen, in dessen Rahmen die genannten Nachteile der RFB systematisch in Zusammenarbeit mit Partner aus Forschung und Fabrikation reduziert werden sollen.

Im Rahmen dieses Projekts werden ab 2012 laufend Aufgabenstellungen für Bachelor- und Masterarbeiten zur Verfügung stehen, die sich mit Teilaspekten dieser Optimierung befassen. Wesentliche Themenbereiche hierbei werden sein:

  • Analyse, Konzeption und Optimierung des Zellprototyps; u. a. Auswahl und Qualifizierung von Werkstoffen und Fügetechniken
  • Auswahl und Qualifizierung von Messverfahren für eine Vielzahl von Betriebsparametern im elektrischen und chemischen Bereich, u. a. physikalische Messmethoden wie Gaschromatographie, Dichtemessung, pH-Messung u. v. a. m.
  • Weiterentwicklung der Anlagensteuerung unter National Instruments LabView

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© v. Stryk

ZEMSHIPS

Inhalt des zwischenzeitlich abgeschlossenen Projekts ZEMSHIPS (Zero Emission Ships) war die Planung, der Bau und der Betrieb eines brennstoffzellenbetriebenen Alsterschiffes mit einer Fahrgastzulassung für 100 Personen sowie einer Wasserstofftankstelle.

Partner: Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt der Hansestadt Hamburg (Projektkoordinator), Alster Touristik GmbH, Proton Motor GmbH, Germanischer Lloyd, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Linde Gas AG, HySolutions GmbH u. a. Dieses Projekt wird von der EU im Rahmen des life-Programms gefördert.

Derzeit fährt die "Alsterwasser" weiter auf den Hamburger Binnengewässern; die Fortsetzung der wissenschaftlichen Begleitung führt wiederum die HAW Hamburg durch.

zemships

Projektbeschreibung

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Labor für Elektrochemie/Brennstoffzellen


Wiss. Mitarbeiter


Alexander v. Stryk
Simon Ressel