フローバッテリー：電子を注いでください！

ドイツのFraunhoferInstituteの科学者たちは、従来の電池に代わる、電池の分野で本格的な開発作業を行っています。レドックスフローテクノロジーでは、電気を蓄えるプロセスは本当に根本的に異なります...

液体として燃料として充電されるバッテリーは、ガソリンまたはディーゼルエンジンを搭載した車に注入されます。ユートピアに聞こえるかもしれませんが、ドイツのプフィンツタールにあるフラウンホーファー研究所のイェンスノアックにとって、これは実際には日常生活です。 2007年以来、彼が関与している開発チームは、このエキゾチックな形の充電式バッテリーを本格的に開発しています。実際、フロースルーまたはいわゆるフロースルーレドックスバッテリーのアイデアは難しくありません、そしてこの分野での最初の特許は1949年にさかのぼります。（燃料電池と同様に）膜で分離されたXNUMXつのセルスペースのそれぞれは、特定の電解質を含むリザーバーに接続されています。物質が互いに化学的に反応する傾向があるため、プロトンは電解質から膜を介して別の電解質に移動し、電子はXNUMXつの部分に接続された電流コンシューマーを通過し、その結果電流が流れます。一定の時間が経過すると、XNUMXつのタンクが排水され、新しい電解液で満たされます。使用済みのタンクは、充電ステーションで「リサイクル」されます。

これはすべて素晴らしいように見えますが、残念ながら、このタイプのバッテリーを自動車で実際に使用するには、まだ多くの障害があります。バナジウム電解質レドックス電池のエネルギー密度は、30 キログラムあたりわずか 16 Wh の範囲であり、鉛蓄電池とほぼ同じです。最新の 500 kWh リチウムイオンバッテリーと同じ量のエネルギーを蓄えるには、現在の酸化還元技術レベルでは、バッテリーには XNUMX リットルの電解液が必要です。もちろん、すべての周辺機器に加えて、そのボリュームもかなり大きく、ビールボックスのようにXNUMXキロワットの電力を供給するために必要なケージです。

リチウムイオン電池が70キログラムあたりXNUMX倍のエネルギーを蓄えることを考えると、このようなパラメータは自動車には適していません。ただし、この分野の開発はまだ始まったばかりであり、見通しは有望であるため、イェンスノアックは楽観的です。実験室では、いわゆるポリサルファイドバナジウム電池がXNUMXキログラムあたりXNUMX Whのエネルギー密度を達成し、現在トヨタプリウスで使用されているニッケル水素電池に匹敵するサイズです。

これにより、必要なタンク容量が半分になります。比較的シンプルで安価な充電システム（100つのポンプが新しい電解液をポンプで送り、XNUMXつが使用済みの電解液を吸い出す）のおかげで、システムはXNUMX分で充電でき、XNUMX kmの範囲を提供できます。テスラロードスターで使用されているような高速充電システムでも、XNUMX倍長持ちします。

この場合、多くの自動車会社が研究所の研究に目を向けたことは驚くべきことではなく、バーデンヴュルテンベルク州は開発のために 1,5 万ユーロを割り当てました。しかし、自動車技術の段階に到達するにはまだ時間がかかります。「このタイプのバッテリーは固定電源システムで非常にうまく機能し、ドイツ連邦軍の実験ステーションをすでに作っています。しかし、電気自動車の分野では、この技術は XNUMX 年ほどで実装に適したものになるでしょう」と Noack 氏は述べています。

フロースルーレドックス電池の製造には、特殊な材料は必要ありません。燃料電池で使用されるプラチナなどの高価な触媒や、リチウムイオン電池などのポリマーは必要ありません。ラボシステムのコストが高く、電力2000キロワットあたりXNUMXユーロに達しているのは、それらが他に類を見ないものであり、手作業で製造されているためです。

一方、研究所の専門家は、充電プロセス、つまり電解液の廃棄が行われる独自の風力発電所を建設することを計画しています。レドックスフローを使用すると、このプロセスは、水を電気分解して水素と酸素を生成し、それらを燃料電池で使用するよりも効率的です。インスタント電池は、充電に使用される電力の 75% を供給します。

電気自動車の従来の充電と共に、電力システムのピーク負荷に対するバッファーとして機能する充電ステーションを想定できます。たとえば、今日、ドイツ北部の多くの風力タービンは、風に関係なく、グリッドに過負荷をかけるため、オフにする必要があります。

セキュリティに関する限り、ここに危険はありません。「80つの電解質を混合すると、熱を放出する化学的短絡が発生し、温度がXNUMX度まで上昇しますが、それ以外は何も起こりません。もちろん、安全ではない液体もありますが、ガソリンやディーゼルも安全ではありません。フロースルーレドックスバッテリーの可能性にもかかわらず、FraunhoferInstituteの研究者はリチウムイオン技術の開発にも熱心に取り組んでいます...

テキスト： アレクサンダーブロック

レドックスフローバッテリー

レドックスフロー電池は、実際には従来の電池と燃料電池のクロスです。電気は、XNUMX つの電解質間の相互作用によって流れます。一方はセルの正極に接続され、もう一方は負極に接続されます。この場合、一方は正に荷電したイオンを与え（酸化）、もう一方はそれらを受け取ります（還元）、したがってデバイスの名前です。一定の飽和レベルに達すると、反応は停止し、充電は電解質を新しいものに置き換えることから成ります。ワーカーは逆のプロセスを使用して復元されます。