Zink-Luft-Akkumulator als sicherer elektrochemischer Speicher für emissionsarme und explosionsgeschützte Industriebereiche

Im Teilprojekt des Forschungszentrums Energiespeichertechnologien (EST) der TU Clausthal werden Beiträge zur Entwicklung aller wesentlicher Komponenten der wieder aufladbaren Zink-Luft-Batterie geleistet. Dazu gehören die Zinkelektrode, die Sauerstoffelektrode sowie die Stabilität von Elektrolyt, Bipolarplatte, Dichtungen und Gehäusematerialien. Darüber hinaus wird ein optimierter Aufbau des Gesamtsystems entwickelt und es sollen Vorarbeiten zum Aufbau des Demonstrators durchgeführt werden.

• Zinkelektrode: Die TU Clausthal liefert einerseits Polymeradditive, die vom Partner TU Braunschweig zu aus Zinkpartikeln aufgebauten Elektroden weiterverarbeitet werden. Andererseits werden Schäume des Partners Alantum eingesetzt, um ein stabiles Substrat für die Abscheidung von Zink aus der Elektrolytlösung bereitzustellen.

• Sauerstoffelektrode: Die TU Clausthal bewertet die Elektroden der Partner Covestro und Fraunhofer HHI auf elektrochemische Leistungsfähigkeit und hinsichtlich des Alterungsverhaltens.

• Stabilitätsuntersuchungen: Die vom Partner Eisenhuth bereitgestellten polymerbasierten Materialien (Bipolarplatte, Dichtungen, Gehäuse) werden auf Alterungsbeständigkeit im alkalischen Elektrolyten bei elektrochemischer Beanspruchung überprüft. Darüber hinaus wird die Stabilität des Elektrolyten beim Kontakt mit Luft theoretisch und experimentell bewertet.

• Gesamtsystem und Demonstrator: An der TU Clausthal werden alle Komponenten der Zink-Luft-Batterie zu einem Gesamtsystem verbaut und hinsichtlich der Leistung, des Wirkungsgrades und der Zyklisierbarkeit charakterisiert. Zusammen mit dem Partner Varta wird dann der Demonstrator mit einer Leistung von 100 W ausgelegt und aufgebaut.

Im Projekt sollen die Grundlagen für die Entwicklung einer leistungsstabilen, sekundären Zink-Luft-Batterie aus hochfunktionalen Einzelkomponenten entwickelt werden. Während die wirtschaftliche Verwertung bei den industriellen Partnern vorangetrieben werden soll, steht bei den Forschungspartnern der Aufbau der wissenschaftlichen Kompetenz und die Veröffentlichung der Ergebnisse im Vordergrund.

Parallel dazu werden die Projektergebnisse in forschungsnahen Lehrveranstaltungen verwendet, um Potenziale und Trends für zukünftige Batteriesysteme aufzuzeigen. Darüber hinaus können politische Entscheidungsträger in Bezug auf die Auswahl von Energiespeichertechnologien beraten werden. Schließlich ist zu erwarten, dass mittelfristig neue Forschungsvorhaben aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen eingeworben werden können.