Ortsaufgelöste Untersuchungen an Redox-Flow-Batterien

Redox-Flow-Batterien sind flexible elektrochemische Energiespeicher mit flüssigem Speichermedium. Innerhalb der flächigen Elektrode liegt ein ortsabhängiges Verhalten der Batterie vor. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Betriebscharakteristik durch ortsaufgelöste Stromdichteverteilungen mit Hilfe eines neu entwickelten skalierbaren Messverfahrens untersucht, wodurch Leistung und Betriebssicherheit von Redox-Flow-Batterien verbessert werden können.

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Redox-Flow-Batterien sind in Leistung und Kapazität flexibel skalierbare elektrochemische Energiespeicher mit einem flüssigen Speichermedium. Die Energiewandlung erfolgt ähnlich dem Funktionsprinzip von Brennstoffzellen in einer elektrochemischen Zelle bzw. in Zellstapeln, so genannten Stacks. Innerhalb der flächigen Elektrode liegt im Wesentlichen aufgrund der ungleichmäßigen Durchströmung mit Elektrolytlösung ein ortsabhängiges Verhalten vor. Hierdurch werden sowohl Leistung, als auch Betriebssicherheit von Redox-Flow-Batterien eingeschränkt. Solche Eigenschaften werden in der Regel durch computergestützte Modelle untersucht, welche jedoch gewissen Annahmen und Randbedingungen unterliegen. Im Rahmen dieser Arbeit wird mittels einer speziell angepassten Leiterplatte ein skalierbares Messverfahren für die ortsaufgelöste Untersuchung von Stromdichteverteilungen in Vanadium-Redox-Flow-Batterien entwickelt. Es werden verschiedene Zustände während der Lade- und Entladezyklen sowie die Initialisierung der Batterie untersucht. Darüber hinaus liegt der Fokus der Arbeit auf der Untersuchung von Elektrolytdurchströmung sowie der experimentellen Validierung von Computermodellen.