AiF-FV-Nummer 19051 N

Entwicklung einer modularen Zink-Luft-Batterie hoher Energiedichte für stationäre Anwendungen


Status & Laufzeit

Laufend: 01.02.2016 bis 31.01.2019

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Um die ehrgeizigen Ziele der Energiewende zu erreichen, müssen der Netzausbau, die unterschiedlichen Erzeugungsarten der fluktuierenden erneuerbaren Energien, ihre Speicherung und das Lastmanagement genau aufeinander abgestimmt werden. Elektrochemischen Stromspeichern von wenigen Kilowattstunden bis zu einigen Megawattstunden kommt daher bei der Energiewende eine wichtige Rolle zu. Insbesondere im Hinblick auf stationären Einsatz bieten Zink-Luft-Energiespeicher viele Vorteile wie einen hohen spezifischen Energieinhalt, geringe Kosten für Aktivmaterialien, die für technische Anwendungen ausreichende Verfügbarkeit von Zink, sicherheitstechnische Vorteile und ihre gute Umweltverträglichkeit. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer elektrisch wieder aufladbaren Zink-Luft-Batterie für den Einsatz als Stromspeicher an regenerativen Energieerzeugungsanlagen. Im Projektverlauf werden die wesentlichen Kernkomponenten der neuen Zink-Luft-Batterie bearbeitet. Im beantragten Vorhaben wird eine wässrige Zink-Suspension als Energieträger in einem Tank gespeichert und durch die elektrochemische Zelle gepumpt. Durch Kontakt zu einem Stromableiter wird der Elektronenübergang zwischen den Zinkpartikeln beim Laden und Entladen ermöglicht. Leistung und Energiemenge der Batterie können daher wie bei Brennstoffzellen unabhängig voneinander skaliert werden. Einen Schwerpunkt der Entwicklungsarbeiten bilden Design, Aufbau und Test der eigentlichen Leistungseinheit der Zink-Luft-Batterie. Hierbei werden aus der Brennstoffzellenentwicklung hervorgegangene Bipolarplatten aus graphitbasiertem Compoundmaterial eingesetzt. Bipolarplatten sind die elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktplatten zwischen den in Serie verschalteten Zellen des Batteriemoduls. Diese sind kostengünstig durch Spritzguss bzw. Strangextrusion massenproduzierbar. Mit Hilfe von graphitbasierten Bipolarplatten lassen sich Zink-Luft-Batterien mit geringem Innenwiderstand realisieren.

Förderhinweis

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