2015-01-01  –  2017-12-31

378.255,00 EUR

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Institute for Power Generation and Storage Systems (PGS), Aachen, Nordrhein-Westfalen

0325755E

Elektrochemische Speicher - Redox-Flow Batterien [EA2313]

01154821/1  –  Entwicklung eines Vanadium-Redox-Flussbatterie-Systems für Privathaushalte

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)

Energie

In diesem Forschungsvorhaben soll an der RWTH Aachen ein physikalisch-chemisches Modell zur Simulation von Redox-Flow Batterien erstellt werden. Das Modell beinhaltet die in der Zelle ablaufenden Prozesse, wie Diffusion, Strömung in der porösen Struktur und die Ladungstransferreaktionskinetik und bildet hiermit das Strom/Spannungsverhalten der Batterie nach. Es dient als Ausgangspunkt für die Evaluierung verschiedener Zelldesigns sowie Betriebsstrategien. An der RWTH soll die Alterung der Zellen untersucht werden. Hierzu werden Zellen bei der Firma Schmid systematisch gealtert. Die RWTH parametriert aus den Ergebnissen der Check-Ups und der Post-Mortem-Analysen ein Alterungsmodell. In der Post-Mortem-Analyse geht es darum, die auftretenden Alterungseffekte zu identifizieren. Im ersten Arbeitspaket soll eine Parametrierung eines physikalischen Modells des Redox-Flow-Stacks auf eine von Schmid gelieferte Versuchszelle stattfinden. Milestone MA1.1 stellt den Abschluss der Modellparametrierung dar. Anschließend soll dieses Modell validiert werden. MA1.2 ist dann ein validiertes Modell des Testsystems, auf dessen Basis man eine Optimierung vornehmen kann. Im Anschluss soll durch Variation verschiedener Parameter sowohl eine verbesserte Geometrie und Betriebsstrategie gefunden werden. MA1.3 legt dieses Ziel fest. Anschließend baut Schmid eine verbesserte Version auf, aus der ein Modell parametriert wird. Auch auf dieser Basis ist eine weitere Parameterstudie geplant. Parallel zur Parametrierung sollen beide Versionen Alterungsexperimenten unterzogen werden. Das Design der Experimente übernehmen RWTH und Schmid gemeinsam, die Auswertung der Ergebnisse obliegt der RWTH. In regelmäßigen Abständen sollen einzelne Zellen im Post-Mortem-Labor untersucht werden. Dies liefert Rückschlüsse auf die aufgetretenen Alterungserscheinungen und ist Basis für die Erweiterung des Modells um eine Alterungsprognose. Der Meilenstein MA6.3 stellt den Abschluss Lebensdauerprognose dar.