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27.07.2017 - Deutsche Forscher haben sich zum Ziel gesetzt, kostengünstige und nachhaltige organische Elektrolyte aus in Holz enthaltenem Lignin für Redox-Flow-Batterien zu entwickeln.

Anders als bei herkömmlichen Batterien werden bei der Redox-Flow-Technologie, die sich vor allem für die stationäre Speicherung von Wind- und Solarstrom gut eignet, die benötigten Elektrolyte in separaten Tanks gelagert. Foto: pixabay.com

Bei Redox-Flow-Batterien lässt sich die Speicherkapazität unabhängig von ihrer elektrischen Leistung skalieren, da die beiden Elektrolyte für die negative und positive Elektrodenseite in separaten Tanks gelagert werden. Die Speicherkapazität ist daher im Prinzip nur durch die Größe der Tanks und die Menge der Elektrolyte limitiert. Bislang verwende man für Letztere in der Regel Verbindungen des Metalls Vanadium, die jedoch in den erforderlichen großen Mengen nicht zur Verfügung stünden, teuer und chemisch relativ instabil seien, informiert die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR in einer Aussendung. Eine Alternative könnten Elektrolyte aus organischen Verbindungen sein, die sich aus Lignin, das in der Zellstoff- und Papierproduktion weltweit im Millionen-Tonnen-Maßstab als Abfallprodukt anfällt, gewinnen lassen.

Ein Forscherteam um die CMBlu Projekt AG wolle zwei geeignete Redox-Paare mit ausreichend verschiedenen elektrochemischen Potenzialen aus Ligninsulfonaten gewinnen, die in der Ablauge des Zellstoffwerks anfallen, heißt es weiter. Die geplante Herstellungskette umfasse einen Filtrationsschritt zur Reinigung, sowie eine elektrochemische und chemo-katalytische Lignin-Spaltung zu aromatischen Vorläuferverbindungen, die anschließend zu so genannten Chinonen umgesetzt werden. Alle Reaktionen können in wässriger Lösung ablaufen, da Ligninsulfonat wasserlöslich ist. Außerdem sollen die Komponenten und der Zellaufbau der Redox-Flow-Batterie optimiert werden.

Ist das Vorhaben erfolgreich, wollen die Wissenschaftler eine Pilotanlage mit einer Produktion von einem Kilogramm Chinonen pro Tag errichten. Die International Energy Agency sieht den Durchbruch der Batteriespeicher-Technologie bei Kosten von maximal 0,08 Euro pro gespeicherter kWh - diese Kosten halten die Forscher mit ihrem Ansatz für mittelfristig erreichbar. Der Einsatz von Lignin in Energiespeichersystemen wäre laut FNR eine bedeutende Aufwertung dieser ohnehin anfallenden Ressource. „Die nicht zum Elektrolyt umgewandelten Bestandteile der Lignin-haltigen Ablauge sollen wieder in den Stoffkreislauf der Zellstofffabrik zurückgeführt werden, um weiterhin für die Energiegewinnung zur Verfügung zu stehen“, heißt es weiter. „Da Lignin ein pflanzlicher Rohstoff ist, verbrennt er weitgehend CO2-neutral.“ Auch die anorganischen Chemikalien wollen die Forscher zurückgewinnen, so dass die Prozesse der Zellstoffproduktion kaum beeinflusst würden.

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR 

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