Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB) ist eine vielversprechende Technologie, um Speicherkapazität für eine Stundenreserve günstig bereitzustellen. In der VRFB wird ausschließlich Vanadium in vier Oxidationsstufen eingesetzt. Dies schließt die Kreuzkontamination der Redoxpaare aus und erhöht die Lebensdauer der Batterie. Nachteilig sind die Korrosivität des Elektrolyten und die damit verbundenen Materialanforderungen sowie die Selbstentladung der Batterie. Um die Materialentwicklung für alle Komponenten, d.h. Elektroden, Elektrolyt, Membran, Bipolarplatten und Dichtungen, voranzutreiben, müssen deren Degradationsprozesse im Betrieb verstanden werden. Darauf aufbauend sollen Verfahren entwickelt werden, um in anwendungsnahen Materialtests eine beschleunigte Alterung herbeizuführen. Die Ergebnisse sollen in ein Modell eingepflegt werden, um die Kosten auf die Lebensdauer eines Systems abzuschätzen und um die Betriebsweise so anzupassen, dass die Lebensdauer erhöht wird. Die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) werden einzeln und in ihrem Zusammenwirken auf ihr Degradationsverhalten untersucht. Dazu werden Alterungsprozesse identifiziert, Parameterabhängigkeiten definiert und daraus Protokolle erstellt. An Langzeit-Testständen gealterte Komponenten werden mit im Betrieb gealterten Komponenten von industriellen Partnern verglichen. Es werden Methoden zur gezielten und beschleunigten Alterung entwickelt. Die Degradation der Komponenten wird mit ex-situ und on-line Methoden untersucht. Es wird ein Modell erstellt, das Vorhersagen über die Langzeitstabilität und Kosten für VRFB-Systeme ermöglichen soll. Die Projektpartner bilden einen großen Teil der VRFB-Komponenten ab und den beteiligten Unternehmen werden wissenschaftliche Partner an die Seite gestellt. Die Projektpartner arbeiten interdisziplinär und übergreifend zusammen, so dass die Ergebnisse verifiziert werden können und eine breite Datenbasis zur Verfügung steht.
Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB) ist eine vielversprechende Technologie, um Speicherkapazität für eine Stundenreserve günstig bereitzustellen. In der VRFB wird ausschließlich Vanadium in vier Oxidationsstufen eingesetzt. Dies schließt die Kreuzkontamination der Redoxpaare aus und erhöht die Lebensdauer der Batterie. Nachteilig sind die Korrosivität des Elektrolyten und die damit verbundenen Materialanforderungen sowie die Selbstentladung der Batterie. Um die Materialentwicklung für alle Komponenten, d.h. Elektroden, Elektrolyt, Membran, Bipolarplatten und Dichtungen, voranzutreiben, müssen deren Degradationsprozesse im Betrieb verstanden werden. Darauf aufbauend sollen Verfahren entwickelt werden, um in anwendungsnahen Materialtests eine beschleunigte Alterung herbeizuführen. Die Ergebnisse sollen in ein Modell eingepflegt werden, um die Kosten auf die Lebensdauer eines Systems abzuschätzen und um die Betriebsweise so anzupassen, dass die Lebensdauer erhöht wird. Die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) werden einzeln und in ihrem Zusammenwirken auf ihr Degradationsverhalten untersucht. Dazu werden Alterungsprozesse identifiziert, Parameterabhängigkeiten definiert und daraus Protokolle erstellt. An Langzeit-Testständen gealterte Komponenten werden mit im Betrieb gealterten Komponenten von industriellen Partnern verglichen. Es werden Methoden zur gezielten und beschleunigten Alterung entwickelt. Die Degradation der Komponenten wird mit ex-situ und on-line Methoden untersucht. Es wird ein Modell erstellt, das Vorhersagen über die Langzeitstabilität und Kosten für VRFB-Systeme ermöglichen soll. Die Projektpartner bilden einen großen Teil der VRFB-Komponenten ab und den beteiligten Unternehmen werden wissenschaftliche Partner an die Seite gestellt. Die Projektpartner arbeiten interdisziplinär und übergreifend zusammen, so dass die Ergebnisse verifiziert werden können und eine breite Datenbasis zur Verfügung steht.
Der Projektantrag zielt auf die Entwicklung eines 5 kWel SOFC-KWK-Systems (Solid Oxide Fuel Cell Kraft-Wärme-Kopplung) für Hotels, Gewerbe und Mehrfamilienhäuser ab. Dabei sollen elektrische Wirkungsgrade von 60 % und eine Gesamteffizienz von 95 % inklusive Warmwasserproduktion und/oder Heizungsanwendungen erreicht werden. Das System soll mit Erdgas oder Biomethan betrieben werden und wird ausgelegt, aufgebaut und getestet, um geringe Beschaffungskosten (Capital Expenditure (CAPEX) kleiner als 2000 EUR/kWel), eine hohe Lebensdauer (80.000 h) sowie eine gute Teillastfähigkeit, inklusive der Möglichkeit einer stromgeführten Betriebsweise bei Jahresbetriebsstunden von größer als 6.000 h, zu erreichen. Abhängig vom Betriebsszenario ergeben sich CO2-Einsparpotentiale von 1.000-10.000 t/a. Die Realisierung einer 5 kWel SOFC-KWK-Anlage ist das Ergebnis von Arbeitspaketen (WPs), die gemeinsam von Partnern aus Deutschland und Österreich bearbeitet werden. Das Projekt wird in zwei Teile unterteilt, wobei ein Teil durch das PtJ und ein Teil durch die FFG gefördert wird. An den meisten Arbeitspaketen nehmen Partner aus Deutschland (IKTS, AVL Schrick, Viessmann) und Österreich (AVL, Plansee, BIOS, FB) teil. Systempartner sollen im ersten Schritt die bereits vorhandenen Ideen für ein 5 kW-System in detaillierte Spezifikationen überführen. Ausgehend von der Systemspezifikation werden die Anlagenkomponenten entsprechend der neuen Anforderungen optimiert und in zwei Hardware-Generationen erprobt. Parallel zu Systementwicklung und Erprobung werden die kosten- und wirkungsgradkritischen Komponenten wie Stack, Stack-Modul, Gebläse und Wärmeauskopplung entwickelt. Ausgehend von den Systemtests und Wirtschaftlichkeitsanalysen soll ein Pfad für die Markeinführung der 5kW SOFC-Geräte erarbeitet werden.