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„Nahezu unbegrenzte Lebensdauer“

VRFB – Woher kommt diese?

Das Redox Flow Prinzip wurde 1947 von Walther Kangro an der Technischen Universität Braunschweig erarbeitet. Die Verbindung mit einer Vanadium-Lösung als Elektrolyt kam erstmals 1978 auf, in den 1980-Jahren wurde sie von Maria Skyllas-Kazacos und ihren Mitarbeitern an der University of New South Wales entwickelt und 1986 patentiert. Heute ist die Vanadium Redox Flow Batterie die am häufigsten eingesetzte Flussbatterie.

Bei der Vanadium-Redox-Flussbatterie (VRFB) sind Leistung und Energie voneinander unabhängig. Durch diese Modularität ermöglicht dies die Konstruktion von Batterien nahezu beliebig hoher Leistung und Kapazität. Die Leistung wird durch die Wandlereinheit, einem Stapel von elektrochemischen Halbzellen (aka Stack), erbracht, während die Speicherkapazität durch die Menge von Elektrolyt, einer wässrigen Lösung mit Vanadium-Ionen, bestimmt wird. In der Batterie befindet sich der Elektrolyt mit unterschiedlichen Oxidationsstufen des Vanadiums in voneinander getrennten Flüssigkeitstanks, die im Betrieb jeweils die individuellen elektrochemischen Halbzellen versorgen.

Für den Lade- bzw. Entladeprozess wird der Elektrolyt durch den Stapel von elektrochemischen Halbzellen gepumpt. Beim Laden, also bei der Zufuhr von elektrischer Energie, kommt es in den negativen Halbzellen zu einer Reduktion und in den positiven Halbzellen zu einer Oxidation der Vanadium-Ionen. Beim Entladen wird dieser Prozess umgekehrt.

n der Wandlereinheit werden die Halbzellen durch eine selektive Membran getrennt, welche bevorzugt den Transfer von Protonen und in geringsten Maße den Transfer von anderen Kationen von einer Halbzelle in die Andere erlaubt.

Herauszustellen ist, dass bei dem Lade- bzw. Entladevorgang sich im Elektrolyten als „Energiespeicher-Funktion“ die nur Oxidationsstufe des Vanadiums verändert. Dieser Vorgang kann unbegrenzt wiederholt werden, ohne dass eine leistungsverringernde oder irreversible Veränderung im Elektrolyten auftritt. Die unterschiedlichen Oxidationsstufen der Vanadium-Ionen weisen im Elektrolyten eine sehr hohe Stabilität auf, wodurch praktisch keine ungewollte Veränderung, d.h. ein Ladungsverlust, auftritt. Selbst bei einer unbeabsichtigten Durchmischung kommt zu keiner Verunreinigung oder nachhaltigen Vergiftung des Elektrolyten.

Daher gibt es für den Elektrolyten keine Begrenzung der möglichen Lade-/Entlade-Zyklen oder der Speicherdauer.