VaMoS - Entwicklung eines online Vanadium-Monitoring-Systems zur Bestimmung des Ladungszustandes von Vanadium-Redox-Flow-Batterien

Motivation und Ziele

Forschungsziel ist die Entwicklung und Etablierung eines kostengünstigen und langzeitstabilen Monitoring-Verfahrens, das den Ladungszustand (State of Charge) von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) zu jeder Zeit des Betriebes bestimmen kann und zusätzlich Aussagen über den Elektrolyt-Crossover machen kann. Der Lösungsweg umfasst die Entwicklung eines State of Charge (SoC) Monitorings, das sowohl im Elektrolyten der negativen Halbzelle als auch im Elektrolyten der positiven Halbzelle in situ und unabhängig voneinander den Ladungszustand der VRFB ermittelt. Dazu sollen bereits etablierte Methoden, wie Potentialmessung oder die Integration des Ladestroms (Coulomb Counting) sowie neue Methoden und Materialien eingesetzt und miteinander verglichen werden. Unter anderem sollen die Quartz-Kristallmikrowaage und Mikroelektroden im Hinblick auf ihre Eignung zur SoC-Bestimmung untersucht und weiterentwickelt werden. Das angestrebte Ergebnis ist ein zuverlässiges Ladungszustands-Monitoring mit dem die Betriebsweise von VRFBs so angepasst werden kann, dass die Effizienz und die Lebensdauer der Batterie erhöht werden und die Betriebskosten verringert werden. Die Umsetzung des neuen Monitoring-Verfahrens in eine einfache und kostengünstige Messzelle und Messtechnik soll auch einen Innovationsschub für die noch relativ junge Redox-Flow-Technologie bewirken und könnte vom kommerziell verbreiteten Vanadium-System auch auf Systeme mit alternativen Elektrolyten übertragen werden.

Das IGF-Vorhaben Nr. 21599N der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.