Flussbatterien auf Basis von Bordipyrromethenen<\/p>\n
Station\u00e4re Speicher f\u00fcr regenerativen Strom<\/strong> Dank ihres modularen Aufbaus und den einfachen Tanks sind Flussbatterien kosteng\u00fcnstiger als andere Batterietypen, wenn sehr gro\u00dfe Strommengen gespeichert werden sollen (ab ca. 100 kWh). Sie eignen sich damit insbesondere f\u00fcr station\u00e4re Stromspeicherung, zum Beispiel wenn Erzeugungsspitzen von erneuerbaren Energien gepuffert werden sollen. Flussbatterien k\u00f6nnen daher einen wichtigen Beitrag zu einem 100%ig regenerativen Strommix leisten.<\/p>\n Neue Molek\u00fcle f\u00fcr nachhaltige Flussbatterien<\/strong> In meinem Promotionsvorhaben soll das Prinzip der gleichen Elektrolyte auf neue Klassen von Flussbatterien \u00fcbertragen werden, die hinsichtlich Energiedichte, Preis und Umweltfreundlichkeit hohes Potential haben: die nicht-w\u00e4ssrigen und metallfreien Flussbatterien. Anstelle von Vanadium-Ionen kommen hier kleine Molek\u00fcle als Energiespeicher zum Einsatz, die strukturell modifizierbar, in Massenproduktion g\u00fcnstig und potentiell ungiftig sind. In Zwei-Elektrolyt-Flussbatterien wurde deren prinzipielle Eignung bereits unter Beweis gestellt, aber ein Elektrolyt f\u00fcr beide Halbzellen der Batterien wurde bislang noch nicht vorgestellt. Dieser soll im Rahmen des Promotionsvorhabens auf Basis eines Bordipyrromethens (BODIPY) entwickelt werden. BODIPYs eignen sich prinzipiell sehr gut als Redoxspezies f\u00fcr Flussbatterien, da ein und dasselbe Molek\u00fcl in drei verschiedenen Redoxstufen in organischen L\u00f6sungsmitteln l\u00f6slich und stabil ist. Die erreichte Offenzellspannung liegt mit mehr als 2 V deutlich \u00fcber dem, was mit den verbreiteten metallbasierten w\u00e4ssrigen Systemen erreicht wird.<\/p>\n In der Promotion soll diese vielversprechende Substanzklasse elektrochemisch, chromatographisch und spektroskopisch untersucht werden. Konkret werden mit kleinen Substanzmengen neuer Derivate die grundlegenden Eigenschaften mittels Cyclovoltammetrie bestimmt. Ausgesuchte BODIPYs werden in einer Durchflusszelle elektrolysiert und die Produkte aufgereinigt und getrennt, um eventuelle Nebenprodukte zu identifizieren und deren Bildung nachzuvollziehen. In einem iterativen Verfahren sollen auf die Weise langzeitstabile BODIPYs gefunden und damit eine BODIPY-basierte Flussbatterie gebaut werden. Die ben\u00f6tigten BODIPYs werden in enger Absprache von dem Kooperationspartner vor Ort (Prof. Br\u00f6ring, TU Braunschweig) synthetisiert.<\/p>\n Zusammengefasst zielt die Forschung darauf ab, verschiedene Substitutionsmuster der BODIPYs in einen systematischen Zusammenhang mit den Redoxpotentialen und der chemischen Reversibilit\u00e4t zu stellen. Anschlie\u00dfend wird das Elektrodenmaterial in die Untersuchung einbezogen und Experimente zur elektrochemischen Reversibilit\u00e4t durchgef\u00fchrt. Schlie\u00dflich werden L\u00f6sungsmittelmischung und Leitsalz optimiert. Auf den bis dahin gesammelten Erfahrungen aufbauend sollen BODIPY-Derivate entwickelt werden, welche intrinsisch leitf\u00e4hig und intrinsisch fl\u00fcssig sind. Damit lie\u00dfe sich das sonst \u00fcbliche L\u00f6sungsmittel einsparen und eine Flussbatterie bauen, deren Energiedichte die bislang ver\u00f6ffentlichten Ans\u00e4tze deutlich \u00fcbertrifft.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Flussbatterien auf Basis von Bordipyrromethenen Station\u00e4re Speicher f\u00fcr regenerativen StromEine Flussbatterie (Redox Flow-Batterie) ist eine Batterie zweiter Art, in der alle elektrochemisch aktiven Spezies fl\u00fcssig oder in L\u00f6sung vorliegen. Dadurch k\u00f6nnen Energiespeicherung und Energieumwandlung in der Batterie unabh\u00e4ngig voneinander skaliert und r\u00e4umlich voneinander getrennt werden: Beim Laden str\u00f6men Ionen und\/oder Molek\u00fcle aus einem Tank an […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52661","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20013\/237","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Heiland","dbu_stipendiaten_vorname":"Niklas","dbu_stipendiaten_titel":"Dr.","dbu_stipendiaten_fbeginn":"2013-09-01 00:00:00","dbu_stipendiaten_fende":"2016-08-31 00:00:00","dbu_stipendiaten_e_anschrif":"Technische Universit\u00e4t Braunschweig
Eine Flussbatterie (Redox Flow-Batterie) ist eine Batterie zweiter Art, in der alle elektrochemisch aktiven Spezies fl\u00fcssig oder in L\u00f6sung vorliegen. Dadurch k\u00f6nnen Energiespeicherung und Energieumwandlung in der Batterie unabh\u00e4ngig voneinander skaliert und r\u00e4umlich voneinander getrennt werden: Beim Laden str\u00f6men Ionen und\/oder Molek\u00fcle aus einem Tank an die positive Elektrode (negative Elektrode), werden dort oxidiert (reduziert) und schlie\u00dflich zur\u00fcck in das Reservoir gepumpt (s. Abbildung). Der entgegengesetzte Ablauf ist das Entladen, bei dem die elektrochemische Reaktion freiwillig abl\u00e4uft und elektrischer Strom entnommen wird.<\/p>\n
Alle kommerziellen Anbieter von Flussbatterien und der Gro\u00dfteil der Forschung setzen auf (komplexe) Vanadium-Ionen als Ladungstr\u00e4ger, denn damit kann der gleiche Elektrolyt auf beiden Seiten eingesetzt werden \u2013 ein enormer Vorteil, der bei der (langfristig unweigerlichen) Vermischung der beiden Elektrolyte eine irreversible Verminderung der Kapazit\u00e4t verhindert.<\/p>\n
Institut f\u00fcr \u00d6kologische und
Nachhaltige Chemie
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