AiF-FV-Nummer 19108 BG

Entwicklung eines Ultraschallsensors und Erarbeitung von Simulationsmodellen zur Untersuchung von magnetohydraulischen Strömungen in Zink-Slurry-Batterien

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.04.2016 bis 31.12.2018

Forschungsstellen

  • Zentrum für BrennstoffzellenTechnik gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    http://www.zbt-duisburg.de/

  • Technische Universität Dresden Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik Professur für Mess- und Sensorsystemtechnik
    Helmholtzstraße 18, 01069 Dresden
    http://www.tu-dresden.de/et/mst/

Zusammenfassung

Der Ausbau der erneuerbaren Energien erfordert wirtschaftliche Energiespeicher. Zink-Luft-Batterien besitzen hier großes Potential. Die durchströmte Zink-Slurry-Batterie verwendet eine Suspension aus mikroskopischen Zinkpartikeln und einem wässrigen Elektrolyten, die zur Energiespeicherung in Tanks gelagert und zur Energiebereitstellung durch die elektrochemische Zelle gepumpt wird. Leistung und Energiemenge sind unabhängig voneinander skalierbar. Die komplexen Zusammenhänge zwischen den rheologischen, zweiphasigen Eigenschaften der Suspension, der Zellgeometrie und Strömungsbedingungen in der Zelle und den elektrochemischen Größen (spez. Zellleistung, Kapazität) erfordern für eine Optimierung der Batterie in wirtschaftlichen Rahmen eine messtechnisch validierte Simulation. Ziel ist es daher, Simulationsmethoden für Strömungsfelder hochbeladener Partikelsuspensionen unter Berücksichtigung von elektrochemischen Prozessen und des Einflusses von äußeren Kräften zu entwickeln und erste Auslegungskriterien für Zn-Slurry-Batterien zu erarbeiten. Dafür soll ein örtlich hochauflösendes Ultraschallmesssystem für opake, hochbeladene Mehrphasensysteme entwickelt und eine experimentelle Datenbasis geschaffen werden. KMU werden in der Lage sein, ohne Expertenwissen bzgl. Der komplexen Fluidik, bei vertretbarem Rechenaufwand das fluidische System einer Zink-Slurry-Batterie zu simulieren und so effektiv verbesserte Auslegungsmöglichkeiten zu erarbeiten. Die Simulationsmethoden können auch für z.B. Blutströmungen, Pasten in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie, im Siebdruck etc. genutzt werden. Messungen von opaken, mehrphasigen Fluiden in kleinen Rohrleitungen bzw. in schwer zugänglichen Strömungsbereichen können mit dem hier zu entwickelnden fokussierenden Ultraschall-Messsystem erstmals durchgeführt werden. Für KMUs aus dem Bereich der Strömungsmesstechnik öffnen sich neue Anwendungsfelder für den Bau und Vertrieb von Messgeräten und die Strömungsmessung als Dienstleistung.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente