Das Herstellungsverfahren soll es ermöglichen, eine der Kernkomponenten von Redox-Flow-Batterien mit Flächen im Quadratmeterbereich kostengünstig zu produzieren: die Bipolarplatte. Die Unternehmen Thyssenkrupp, Centroplast und Eisenhuth sowie das Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN) und das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) arbeiten daran innerhalb eines gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekt, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) über drei Jahre mit 3,9 Millionen Euro gefördert wird. Voraussichtlich ab 2018 will Thyssenkrupp die neue Technologie vermarkten.

Bipolarplatte vergrößern

Die Besonderheit der Redox-Flow-Batterie liegt darin, dass die Speicherung der Energie und deren Umwandlung nicht wie bei anderen Batteriesystemen am selben Ort stattfindet, sondern räumlich voneinander getrennt abläuft. Redox-Flow-Batterien speichern den Strom als chemische Energie in zwei Tanks, in denen sich elektrolytische Flüssigkeiten befinden. Die beiden Tanks sind mit elektrochemischen Zellen verbunden, die den Strom in chemische Energie oder chemische Energie in Strom umwandeln. Je größer die Tanks sind, desto mehr Strom kann gespeichert werden. Die Leistung hängt dagegen von der Größe der aktiven Fläche der elektrochemischen Zellen und damit direkt von der Größe der Bipolarplatte ab.

Diese gilt es, innerhalb des Projekts zu vergrößern. Aktuell misst die Zellfläche von kommerziellen Redox-Flow-Batterien etwa 0,1 m². Die Leistung liegt damit bei etwa 80 W. Um zukünftig auch großtechnische, industrielle Anwendungen realisieren zu können, wollen die Projektpartner die aktive Zellfläche von Redox-Flow-Batterien auf 2,7 m² vergrößern. Durch Verschaltung einiger hundert bis mehrerer tausend dieser Zellen zu größeren Einheiten ließe sich dann ein Energiespeicher im zwei- bis dreistelligen MW-Bereich realisieren. Neu ist das Prinzip nicht: Es wird bereits bei anderen Elektrolyseanwendungen praktiziert, zum Beispiel in der Chlorproduktion.

Branchenübergreifende Zusammenarbeit

Im Rahmen des gemeinsamen Projekts ist Eisenhuth für die Übertragung der Forschungsergebnisse in die industrielle Fertigung und für die Produktion von flächenmäßig kleinen Bipolarplatten verantwortlich. Das ZBT übernimmt mit Unterstützung durch Eisenhuth die Auswahl und Weiterentwicklung von Materialien und Werkstoffen, die hinsichtlich der neuen Technologie für die Herstellung der Bipolarplatten geeignet sind. Der Kunststoffspezialist Centroplast wird das Scale-up der Bipolarplatten übernehmen und die Machbarkeit ihrer Herstellung im Quadratmeter-Maßstab mittels der neuen Technologie demonstrieren. Dabei liegt der Schwerpunkt darauf, die Bipolarplatten fehlerfrei und in hoher Qualität reproduzierbar in einem robusten Prozess herzustellen. Während des Entwicklungsprozesses werden die Forschungsinstitute ZBT und EFZN die Herstellung der Bipolarplatten durch Eisenhuth und Centroplast mithilfe von Materialcharakterisierungen und elektrochemischer Untersuchungen unterstützen. Thyssenkrupp Industrial Solutions übernimmt schließlich die Einbindung der neu entwickelten Bipolarplatten in Redox-Flow-Batterien sowie die weitere Optimierung des Zelldesigns hin zu großtechnischen Anwendungen.