Der Energiesektor erhält einen starken Impuls für die Entwicklung. Chinesische Wissenschaftler der Fudan-Universität und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben einen grundlegend neuen Typ einer Zink-Redox-Flow-Batterie vorgestellt. Ein experimentelles Modell demonstrierte die Fähigkeit, über sieben Monate ununterbrochen zu arbeiten, was neue Horizonte für Energiespeichersysteme eröffnet.

Rekordausdauer: 5128 Stunden ohne Unterbrechung

Während der Tests lief die neue Batterie 5128 Stunden ohne Unterbrechung – das entspricht etwa 214 Tagen. Die Effizienzwerte waren beeindruckend: Die Coulomb-Effizienz betrug 99,94 %. Darüber hinaus behielt die Version des Geräts mit einer Kathode auf Basis von Mangan(IV)-oxid 81,1 % ihrer ursprünglichen Kapazität auch nach 5500 vollständigen Lade- und Entladezyklen bei.

Die Forscher sind überzeugt, dass diese Langlebigkeit die Technologie zu einer idealen Basis für große Energiespeicher macht, die zur Stabilisierung des Betriebs von Solar- und Windkraftwerken erforderlich sind.

Flüssiger Energieträger statt fester Elektrode

Der Hauptunterschied dieser Entwicklung zu herkömmlichen Zinkakkumulatoren besteht in der Aufgabe der stationären Metallelektrode. Stattdessen wird eine flüssige Suspension aus Zink-Nanopartikeln verwendet, die kontinuierlich zwischen dem Reservoir und der elektrochemischen Zelle zirkuliert.

In diesem System fungiert Zink nicht als statisches Element, sondern als eine Art „flüssiger Energieträger'. Während des Betriebs wechseln seine Partikel wiederholt zwischen dem metallischen und dem ionischen Zustand und zurück, was die Stabilität der Reaktion gewährleistet.

Das Geheimnis der Formel: Nanopartikel und Kohlenstoffgerüst

Der Schlüssel zum Erfolg war die komplexe Konstruktion der Suspension. Sie umfasst:

  • Zink-Nanopartikel;
  • Einen hohlen Kohlenstoffrahmen;
  • Einen Elektrolyten mit organischen Liganden.

Diese Kombination von Komponenten verhindert das Verklumpen der Partikel, verbessert ihre Beweglichkeit und garantiert einen stabilen Verlauf der elektrochemischen Reaktionen auch nach Tausenden von Betriebszyklen.

Einfache Skalierung für industrielle Giganten

Einer der Hauptvorteile der neuen Architektur ist die einfache Skalierbarkeit. Bei klassischen Akkumulatoren müssen zur Erhöhung der Kapazität größere und komplexere Elemente erstellt werden. Im Redox-Flow-System reicht es aus, einfach das Volumen der Reservoirs mit der Zinksuspension zu vergrößern. Dies macht die Technologie besonders attraktiv für die Erstellung industrieller Energiespeicher.

Von der Metallurgie zur Energiewirtschaft

Die Idee des Projekts entstand bei dem Leiter der Studie, Fei Wang, nach einem Besuch in einem Unternehmen zur elektrolytischen Zinkproduktion. Der Wissenschaftler stellte fest, dass der Prozess der Wiederherstellung von Metallionen, der in der Metallurgie verwendet wird, auch effektiv zur Speicherung elektrischer Energie eingesetzt werden kann.

Der nächste Schritt wird die Anpassung der Technologie für den industriellen Einsatz sein. Die Forscher planen, die Zusammensetzung der Suspension zu verbessern, die Leistungsmerkmale der Batterie zu steigern und die Möglichkeit der Erstellung ähnlicher Redox-Flow-Akkumulatoren auf Basis anderer Metalle zu untersuchen.