Eisen-Slurry-Luft-Akkumulator für die stationäre Energiespeicherung mit hoher Kapazität

Als wesentlicher Forschungsbeitrag zur Zielerreichung des Gesamtprojekts werden im Rahmen dieses Teilvorhabens dafür grundlegende Arbeiten zur Auswahl der Ausgangsstoffe und Erarbeitung von Verfahrensweisen zur Formulierung geeigneter Eisen-Slurrys ausgeführt. Forschungsbedarf besteht insbesondere darin, Lösungen zu erarbeiten, mit denen eine gute elektrische Anbindung der zur Passivierung neigenden Eisenpartikel an den äußeren Leitungskreis erreicht werden. Damit potenziell geeignete Eisen-Slurrys für die detaillierte elektrochemische Charakterisierung und die Ermittlung von Kenndaten bei den Verbundpartnern ausgewählt werden können, ist weiterhin eine grundlegende Charakterisierung hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit, des rheologischen Verhalten und der elektrochemischen Speicherfähigkeit erforderlich.

Die Teilprojekt umfasst folgende Arbeitsschwerpunkt:

Auswahl von Ausgangsstoffen und Erarbeitung von Verfahrensweisen und Methoden zur Er-zeugung von leitfähigen eisenhaltigen Suspensionen, die als förder- und speicherfähige Batteriemassen potenziell geeignet sind. Als Lösungsansatz werden verschiedene basische eisen- und kohlenstoffhaltige Suspensionen untersucht.

Senkung der interpartikulären Übergangswiderstände zwischen Eisen- und Kohlenstoffpartikel durch Anwendung spezieller Methoden und Verfahrensweisen.

Grundlegende Charakterisierung der chemisch-physikalischen Eigenschaften (elektrische Leitfähigkeit, Viskosität und Absetzverhalten). Weiterhin wird mit Hilfe eines elektrochemischen Screenings wesentliche elektrochemische Eigenschaften erfasst und eine Vorauswahl der Eisen-Slurrys, die seitens der Projektpartner vertieft untersucht werden, vorgenommen.

Strömungstechnische Auslegung einer Eisen-Slurry-Durchflusszellen mit numerischen Metho-den der Strömungsdynamik (CFD, Computational Fluid Dynamics), um Vorschläge für das Design einer Versuchszelle zu erarbeiten.

Bewertung der technischen Umsetzbarkeit und Abschätzung der Kosten für die Herstellung der Batteriemasse.

Das Konzept, Metall-Slurry-Elektroden in Metall-Luft-Akkumulatoren für die elektrische Energiespeicherung zu verwenden, bietet ähnlich wie in den Redox-Flow-Zellen die Möglichkeit der Skalierbarkeit der elektrischen Kapazität, da diese allein von der Größe der Speichertanks für die Batteriemasse abhängig ist. Weiterhin besitzen Metall-Slurry-Luft-Akkumulatoren durch Verwendung von Luftelektroden und Slurrys mit hohem Metallanteil eine hohe Energiedichte. Da Eisen als Energiespeicher preisgünstig und fast uneingeschränkt zur Verfügung steht, kann im Erfolgsfall elektrische Energie auch in großer Menge, bzw. über einen längeren Zeitraum in Form eines Eisen-Slurrys gespeichert und so ein wesentlicher technischer Beitrag zur Lösung der mit der Energiewende verbundenen Probleme geleistet werden.