Neuartige Lignin-basierte Elektrolyte für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien

Im Rahmen des Projekts wurden Fortschritte erzielt, welche die Entwicklung von Elektrolyten für Redox-Flow Batterien voranbringen sollen. In einem umfassenden Review wurden bisherige quantenchemische Berechnungen von redoxaktiven Materialien für Redox-Flow-Batterien ausgewertet. Damit wurde der Grundstein für ein vertieftes Verständnis des aktuellen Forschungsstandes gelegt. Quantenchemische Screening-Methoden wurden erfolgreich validiert. Mit diesen Methoden wurde ein quantenchemisches Screening von mehr als 200 Molekülen basierend auf Dithiazolyl- und Dithiadiazol-Radikalen durchgeführt. Struktur-Eigenschafts Beziehungen wurden abgeleitet, um die Auswahl vielversprechender Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien zu unterstützen. Die aus diesem Screening gewonnenen Daten dienten als Grundlage für die Entwicklung eines neuronalen Netzes. Dieses ermöglicht eine schnellere Vorhersage der Redox-Eigenschaften von Elektrolyten und kann als effizientes Pre-Screening-Werkzeug eingesetzt werden. Ein weiteres Screening wurde speziell für Chinonsysteme durchgeführt. Struktur-Eigenschafts-Beziehungen wurden abgeleitet, um der Synthesechemie Moleküle mit besonders guten Eigenschaften vorzuschlagen.

Darüber hinaus wurden in enger Zusammenarbeit mit Teilvorhaben 5 die pH-Abhängigkeit und die Reaktionsmechanismen der stickstoffaktiven Phenazinsysteme DHPC und DHPS untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern eine Erklärung für die experimentellen Daten. Ein innovativer Ansatz zur Abschätzung der Stabilität von Elektrolyten aus thermischen Oszillationen wurde weiterentwickelt und auf ausgewählte Moleküle angewendet. Dies trägt zu einem tieferen Verständnis der molekularen Stabilität bei, was für die Praxis der Batterietechnologie von hoher Relevanz ist.

Die Gesamtergebnisse dieses Projekts bieten neue Einblicke in die Welt der redoxaktiven Materialien und liefern Handlungsanweisungen für die gezielte Entwicklung fortschrittlicher Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien.

Quelle: https://www.fnr.de/index.php?id=11150&fkz=2220HV053G (jüngster Zugriff: 04.07.2025)