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Thema: Auswirkung der Additivkonzentration auf die Löslichkeit von Vanadium Arten und auf die elektrochemische Leistung von VRFB.

Aufgrund von Schwankungen in der Energieerzeugung durch erneuerbare Quellen wie Wind oder Sonne, sind Energiespeicher ein untrennbarer Bestandteil für den Einsatz von erneuerbaren Energien. Energiespeicher wie z. B. wiederaufladbare Batterien speichern die überschüssige Menge der durch erneuerbare Quellen erzeugten Energie und geben sie bei Bedarf wieder an das Netz ab. Die meisten Batterietechnologien leiden jedoch unter einem begrenzten Zyklus und schlechter Skalierbarkeit in Bezug auf Leistung und Energie, insbesondere wenn Leistungsmodule von mehreren hundert Kilowatt und Energien in einer Größenordnung von MW-h bis GW-h benötigt werden.

Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) sind in dieser Hinsicht attraktiv, da sie einen hochstabilen und langlebigen flüssigen Elektrolyten für die Stromerzeugung verwenden. Dies ermöglicht die Skalierung der Batterien unabhängig von der Nennleistung und der Energiespeicherkapazität. Wenn eine höhere Leistung erforderlich ist, kann die Fläche der Elektrode vergrößert werden, und wenn eine höhere Energiespeicherkapazität erforderlich ist, kann die Menge des flüssigen Elektrolyten erhöht werden.

VRFB verwendet die Vanadium Arten (V2+, V3+, V4+ und V5+), die in einem Elektrolyten gelöst sind. Aufgrund der begrenzten Löslichkeit der V5+ Arten im Katholyten ist derzeit die volumetrische Energiedichte des Elektrolyten begrenzt. Die Zugabe von spezifischen Additiven in den Elektrolyten verbessert die V5+ Löslichkeit. Dies hat allerdings den Nachteil möglicher Nebenreaktionen, die den elektrochemischen Wirkungsgrad senken. Diese Nebenreaktionen sind stark abhängig von der Additivkonzentration, der Temperatur und dem Ladungszustand (V5+ Konzentration).

Nebenreaktionen die in Abhängigkeit von der V5+ und Additivkonzentration auftreten, sind in der Literatur bisher kaum untersucht. Ziel der Masterarbeit ist daher die optimale Zusammensetzung der Elektrolyten, die für VFRB- Batterien entscheidend ist. Mit Hilfe von Experimenten soll diese Zusammensetzung erarbeitet werden. Dabei wird wie folgt vorgegangen: zum einen wird die Löslichkeit der Vanadium Arten (vor allem V5+) in Zusammenhang mit Temperatur untersucht. Zum anderen wird bei einer optimalen Elektrolytzusammensetzung die elektrochemische Leistung der VRFB nach Labormaßstab bewertet. Hauptsächlich werden zwei Arten von Experimenten bei verschiedenen Formulierungen von Additiven im Elektrolyten durchgeführt. Erstens wird die Löslichkeit der Vanadium Arten (hauptsächlich V5+) als Funktion der Temperatur und der Additivkonzentration untersucht. Zweitens wird bei optimalen Elektrolytformulierungen die elektrochemische Leistung der VRFB im Labormaßstab bewertet.

SCHMID Energy Systems GmbH

 

Bei SCHMID Energy Systems werden immer wieder neue Ideen diskutiert und umgesetzt. SES bietet eine wettbewerbsintensive und simulierende Atmosphäre für Studierende, um von den Experten / Expertinnen auf dem Gebiet zu lernen.

Bei Interesse an diesem Diplomarbeitsthema senden Sie bitte Ihr Anschreiben, Ihren Lebenslauf und Ihre Noten an Dr.-Ing. Prashant Khadke (Khadke.Pr@schmid-group.com) mit Angabe des frühesten Eintrittstermins.

https://schmid-group.com/schmid-kooperationen/

www.everflow-energy.com

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