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:
- Zwei Humboldt-Fellows am HZBZwei junge Wissenschaftler sind zurzeit als Humboldt-Postdoktoranden am HZB tätig. Kazuki Morita bringt seine Expertise in Modellierung und Datenanalyse in die Solarenergieforschung im Team von Prof. Antonio Abate ein. Qingping Wu ist Experte für Batterieforschung und arbeitet mit Prof. Yan Lu zusammen an Lithium-Metall-Batterien mit hoher Energiedichte.
- Weniger ist mehr: Warum ein sparsamer Iridium-Katalysator so gut funktioniertFür die Produktion von Wasserstoff mit Elektrolyse werden Iridiumbasierte Katalysatoren benötigt. Nun zeigt ein Team am HZB und an der Lichtquelle ALBA, dass die neu entwickelten P2X-Katalysatoren, die mit nur einem Viertel des Iridiums auskommen, ebenso effizient und langzeitstabil sind wie die besten kommerziellen Katalysatoren. Messungen an BESSY II haben nun ans Licht gebracht, wie die besondere chemische Umgebung im P2X-Kat während der Elektrolyse die Wasserspaltung befördert.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.