HZB baut Forschung an elektrochemischen Energiespeichern aus
Arbeitsgruppen am HZB untersuchen neuartige Batteriesysteme und elektrochemische Energiespeicher im Helmholtz-Forschungsprogramm „Speicher und vernetzte Infrastrukturen“
Die Energiewende in Deutschland ist eine langfristige Aufgabe, auch für die Forschung. Die Helmholtz-Gemeinschaft hat nun das Forschungsprogramm „Speicher und vernetzte Infrastrukturen“ aufgelegt, in dem fünf Helmholtz-Zentren an systemübergreifenden Technologien forschen, um Schwankungen auszugleichen und Infrastrukturen so weiterzuentwickeln, dass unterschiedliche Energieträger miteinander gekoppelt werden können. Das Programm hat ein 5-Jahres-Budget von rund 310 Millionen Euro. Das Helmholtz-Zentrum Berlin widmet sich insbesondere der Grundlagenforschung und Weiterentwicklung von elektrochemischen Energiespeichern oder Batterien.
Das Forschungsprogramm SVI gliedert sich in sechs Themen: Batterien und elektrochemische Speicher, Elektrolyse und Wasserstoff, synthetische Kohlenwasserstoffe, Brennstoffzellen, thermische Energiespeicher sowie Netze und Speicherintegration. Das HZB beteiligt sich am Thema Batterien und elektrochemische Speicher, in dem elektrochemische Speicherlösungen bis zur Anwendungsreife weiterentwickelt werden. Dabei geht es sowohl um stationäre als auch mobile Energiespeicher. Im Fokus stehen Batteriesysteme wie Lithium-Ionen-Batterien, aber auch neue Konzepte, die noch nicht anwendungsreif sind, zum Beispiel Lithium-Schwefel-Batterie-Systeme, die als zukunftsträchtige Technologien gelten. Bislang liegt die beobachtete Leistungsfähigkeit jedoch noch weit unter den theoretisch erreichbaren Werten, auch ist die Zahl der Ladezyklen zu gering und Alterungseffekte erst wenig erforscht.
In dem neuen Programm, das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert wird, arbeiten fünf Helmholtz-Zentren zusammen: Neben dem KIT sind dies das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Forschungszentrum Jülich (FZJ), Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR) sowie das HZB.
Hier zur ausführlichen Presseinformation des KIT:
- Einfachere Herstellung von anorganischen Perowskit-Solarzellen bringt VorteileAnorganische Perowskit-Solarzellen aus CsPbI3 sind langzeitstabil und erreichen gute Wirkungsgrade. Ein Team um Prof. Antonio Abate hat nun an BESSY II Oberflächen und Grenzflächen von CsPbI3 -Schichten analysiert, die unter unterschiedlichen Bedingungen produziert wurden. Die Ergebnisse belegen, dass das Ausglühen in Umgebungsluft die optoelektronischen Eigenschaften des Halbleiterfilms nicht negativ beeinflusst, sondern sogar zu weniger Defekten führt. Dies könnte die Massenanfertigung von anorganischen Perowskit-Solarzellen weiter vereinfachen.
- BESSY II: Wie das gepulste Laden die Lebensdauer von Batterien verlängertEin verbessertes Ladeprotokoll könnte die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien deutlich verlängern. Das Laden mit hochfrequentem gepulstem Strom verringert Alterungseffekte. Dies zeigte ein internationales Team unter der Leitung von Philipp Adelhelm (HZB und Humboldt-Universität) in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin und der Aalborg University in Dänemark. Besonders aufschlussreich waren Experimente an der Röntgenquelle BESSY II.
- Brennstoffzellen: Oxidationsprozesse von Phosphorsäure aufgeklärtDie Wechselwirkungen zwischen Phosporsäure und dem Platin-Katalysator in Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen sind komplexer als bisher angenommen. Röntgen-Experimente an BESSY II in einem mittleren Energiebereich (tender x-rays) haben die vielfältigen Oxidationsprozesse an der Platin-Elektrolyt-Grenzfläche entschlüsselt. Die Ergebnisse zeigen auch, dass die Feuchtigkeit in der Brennstoffzelle diese Prozesse beeinflusst, so dass sich hier Möglichkeiten bieten, um Lebensdauer und Wirkungsgrad von Brennstoffzellen zu erhöhen.