Entwicklung eines online-Monitoring-Systems zur Bestimmung des Ladungszustandes von Vanadium-Redox-Flow-Batterien

Es wurde ein SoC-Monitoring entwickelt, das in situ und unabhängig voneinander den Ladungszustand sowohl im Elektrolyten der negativen als auch der positiven Halbzelle erfasst. Hierzu wurden etablierte Methoden wie die Potentialmessung genutzt und durch neue Ansätze weiterentwickelt. Ziel war ein zuverlässiges und robustes Verfahren, das eine Optimierung der Betriebsweise von VRFB erlaubt, um Effizienz und Lebensdauer der Batterien zu erhöhen und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken.

Das auf Basis der elektrochemischen Messmethode der Amperometrie entwickelte Verfahren, liefert mit kostengünstigen Glaskohlenstoff-Elektroden in einer einfachen elektrochemischen Durchflusszelle präzise und reproduzierbare SoC-Ergebnisse. Die amperometrische Methode zeichnet sich durch ihre Vielseitigkeit und Übertragbarkeit auf andere Redox-Flow-Systeme aus. Zudem weist sie eine geringe Abhängigkeit von Temperatur‑ und Konzentrationsschwankungen sowie anderer Störgrößen auf und kann während des Betriebs kalibriert und validiert werden. Außerdem wurde ein faseroptischer Sensor entwickelt sowie ein einfaches und kostengünstiges druck‑ bzw. viskositätsabhängiges SoC-Monitoring etabliert. Die neu entwickelten Messmethoden wurden umfassend validiert und die Ergebnisse publiziert.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 04/21 bis 03/24 vom DECHEMA-Forschungsinstitut (Benzstr. 1-3, 61352 Bad Homburg v.d.H., Tel. 06172/89938-0) unter der Leitung von Dr. Claudia Weidlich (Leiter der Forschungseinrichtung PD Dr.-Ing. Mathias Galetz) und der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Department Maschinenbau und Produktion, Heinrich-Blasius-Institut für physikalische Technologien (Berliner Tor 5, 20099 Hamburg, Tel. 040/42875-8737) unter der Leitung von Prof. Dr. Thorsten Struckmann (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. Thorsten Struckmann).