Wissenschaftler der Imperial College London und des Dalian Institute of Chemical Physics in China haben einen bedeutenden Fortschritt bei der Entwicklung von kosteneffizienten Membranen für Flussbatterien erzielt. Diese neue Technologie könnte dazu beitragen, erneuerbare Energien effizienter zu speichern und damit eine saubere Alternative zu fossilen Energieträgern zu bieten.
Flussbatterien als Alternative zu Lithium-Ionen-Speichern
Aktuell dominieren Lithium-Ionen-Batterien den Markt für Energiespeicher, darunter Großspeicherlösungen wie Teslas Megapacks. Doch die steigende Nachfrage nach Strom – insbesondere durch den wachsenden Bedarf von Rechenzentren, die bereits 4,4 % des US-Stromverbrauchs ausmachen – macht die Entwicklung neuer Speichertechnologien dringend notwendig.
Flussbatterien gelten als vielversprechende Lösung, da sie relativ einfach aufgebaut sind: Zwei Tanks mit Elektrolytflüssigkeiten, Pumpen, Rohrleitungen sowie eine Membran zur Trennung der Flüssigkeiten. Ein typisches Design nutzt Vanadium als leitendes Metall, um den Ladungstransfer zu ermöglichen.
Ein Vorteil dieser Technologie ist die modulare Bauweise. Die Batterien können an verschiedene Leistungsanforderungen angepasst werden, wodurch sie sich sowohl für stationäre Energiespeicher als auch für mobile Anwendungen – etwa in Elektrofahrzeugen – eignen.
Die Rolle der Membran: Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit
Obwohl bereits Flussbatteriesysteme auf dem Markt existieren, bleibt eine breite Marktdurchdringung aufgrund hoher Kosten eine Herausforderung. Besonders die Membran, die bis zu 40 % der Gesamtkosten einer Flussbatterie ausmacht, ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit dieser Technologie.
Hier setzt die Arbeit des Forschungsteams aus London und China an: Die Wissenschaftler haben eine neue Membran aus sulfoniertem Poly(ether ether keton) (sPEEK) entwickelt. Sie zeichnet sich durch:
- Geringere Giftstoffbelastung, was die Umweltverträglichkeit verbessert
- Längere Lebensdauer, wodurch die Wartungskosten sinken
- Optimierte Porenstruktur, die den Ionenfluss effizienter steuert
Laut Toby Wong, dem Hauptautor der Studie, ermöglicht die mikroporöse Architektur der Membran eine bessere Leitfähigkeit der Ionen, ohne dabei die Selektivität zu beeinträchtigen.
Flussbatterien als Gamechanger für die Energiewende?
Während Lithium-Ionen-Batterien nach wie vor den Markt dominieren, suchen Forscher weltweit nach günstigeren und nachhaltigeren Alternativen. So arbeiten beispielsweise Wissenschaftler an Akkus, die Wasser als Hauptbestandteil nutzen, um umweltfreundlichere Energiespeicher zu entwickeln.
Die neue Membrantechnologie könnte ein entscheidender Schritt sein, um Flussbatterien wettbewerbsfähiger zu machen. Sobald die Kosten weiter sinken, könnte diese Speichertechnologie eine zentrale Rolle bei der globalen Energiewende spielen.
