Elektrokatalyse in der Vanadium-Redox-Fluss-Batterie und Kopplung der Redox-Fluss-Batterie mit der Brennstoffzelle

Abstract

In den Redox-Fluss-Batterien (RFB) bilden die Funktionskomponenten: Elektrode, Membran und Elektrolyt die limitierenden Faktoren für die Leistung der Batterie. Als Elektrodenmaterial werden kohlenstoffbasierte Materialien verwendet. Durch geeignete Modifizierung dieser Elektroden kann die Stromdichte sowie die Energieeffizienz verbessert werden. Die richtige Wahl der Membran kann einem Kapazitätsverlust während der Lade- und Entladezyklen entgegenwirken. In dieser Arbeit wurden die Funktionskomponenten Membran und Elektrode untersucht beziehungsweise entwickelt. Kationen- und Anionenaustauschermembranen wurden von der Firma FuMATech bereitgestellt und getestet, dabei stellte sich die Kationenaustauschermembran F-1850 als geeignetste Membran für das wässrige System (+ 3 M Schwefelsäure) heraus. Das Elektrodenmaterial wurde auf elektrochemischem und chemischem Weg durch Abscheidung von Metall / Metalloxiden modifiziert und diese auf Eigenschaften und Wirkung in der Redox-Fluss Einzelzelle getestet. Besonders durch die Modifizierung mit WO3 wird eine Steigerung der Energieeffizienz von 7,8 % im Vergleich zum oxidierten Filz bei einer Stromdichte von 50.

Nowadays, the functional components: electrode, electrolyte and membrane of the Redox-Flow-Battery (RFB) are the limiting factors for the power of the battery. Carbon-based materials are predominantly used as the electrode material. Through appropriate modification of these electrodes, it is possible to improve the power density and the energy efficiency. The right choice of the membrane can counteract a loss of capacity during the charge and discharge cycles In this work the functional components membrane and electrode have been further investigated or developed. Cation and anion exchange membranes are provided by the company FuMATech and examined, thereby the cation exchange membrane F-1850 turns out as the most suitable membrane for the aqueous system (+ 3 M sulfuric acid). The electrode material was modified on electrochemical and chemical way by deposition of metal / metal oxides and their properties as the effect in redox flow single cell were tested. In particular, the modification with WO3 resulted in an increase in energy efficiency by 7,8 % compared to the oxidized felt at a current density of 50.