Membranen für redox-flow-batterien (RFB)

Bei Redox-Flow-Batterien (RFB) handelt es sich um Systeme, welche sich ideal zur Ergänzung und Kopplung von Systemen zur Stromgewinnung aus Windkraft und Photovoltaik eignen, wobei ein breiter Leistungsbereich von 100 kWh - 1.000 MWh abgedeckt wird. RFBs erleichtern dabei frequenzielle Ladungsänderungen bei gleichzeitig einfacher Wartung, Skalierbarkeit, robuste Betriebsparameter und sehr vorteilhafte Auswirkung auf den CAPEX durch die Langlebigkeit der Batterien. Schlüsselkomponente dieser Systeme ist die Membran, welche die Effizienz des Prozesses bestimmt.

Den Hauptanteil bisher installierter RFB-Systeme machen die klassischen Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) aus. Die VRFB-Systeme basieren auf einem Elektrolyten, der wasserlösliche Vanadium-Sulfat-Spezies enthält. Diese Elektrolytlösungen mit Vanadium-Ladungsträgern werden durch die Membran separiert, welche auch den Transport der gelösten Vanadium-Gegenionen übernimmt. Abhängig vom System, kann der Betreiber zwischen der Verwendung von Kationentauscher- oder Anionentauschermembranen entscheiden. Im Falle der Kationentauschermembranen werden Protonen durch die Membran transferiert, wodurch hohe Leistungsdichten erzielt werden. Die Anionentauschermembran welche Sulfat-Ionen transferiert, ermöglicht ein einfaches Systemmanagement und hohe Effizienz.

Einen Überblick zu den wesentlichen Membraneigenschaften gibt die Tabelle 1.