Ein Forschungsteam der TU Graz hat kürzlich eine bahnbrechende Entdeckung im Bereich nachhaltiger Energiespeicher-Technologien gemacht. Sie haben herausgefunden, dass Vanillin, ein gängiger Aromastoff und Hauptbestandteil von Vanille, als umweltfreundlicher Ersatz für flüssige Elektrolyte in Redox-Flow-Batterien eingesetzt werden kann. Dieser Durchbruch hat das Potenzial, die ökologischen Auswirkungen von Energiespeichern deutlich zu verringern.
Warum Vanillin?
Vanillin wird derzeit aus Lignin gewonnen, einem Nebenprodukt der Papierherstellung. Es ist somit eine nachhaltige Ressource, die in großen Mengen verfügbar ist. Das Forschungsteam entwickelte eine Methode, um Vanillin unter Einsatz milder und umweltfreundlicher Chemie in ein redoxaktives Material umzuwandeln, das in Flow-Batterien verwendet werden kann. Der Prozess funktioniert bei Raumtemperatur und erfordert keine giftigen oder teuren Metallkatalysatoren.
Kommerzialisierung und Einsatzmöglichkeiten
Nach der Patentierung des Abspaltungs- und Veredelungsprozesses streben die Forscher nun an, ihre Technologie zu kommerzialisieren. Sie befinden sich bereits in Gesprächen mit dem weltweit führenden Hersteller von papierbasierten Produkten, Mondi AG, der großes Interesse an dieser Technologie zeigt. Die Forscher planen, ihre Anlage an eine Zellstofffabrik anzuschließen, um das Vanillin aus dem Lignin, das als Abfall übrigbleibt, zu isolieren.
Die Redox-Flow-Batterien mit Vanillin-Elektrolyten könnten dazu beitragen, das Stromnetz zu entlasten und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende zu leisten. Die Technologie ist besonders interessant für den Ausbau erneuerbarer Energien wie Wind- und Solarkraft, da sie große Energiemengen speichern und Spannungsspitzen im Stromnetz abfedern kann. Darüber hinaus eignen sich die Batterien als Backup-Speicher für stationäre Anwendungen wie Kraftwerke, Krankenhäuser, Mobilfunkanlagen oder E-Tankstellen.
Vorteile der Redox-Flow-Batterien
Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien sind Redox-Flow-Batterien leichter skalierbar, weniger giftig, besser recyclebar und feuerfester. Weitere Vorteile sind ihre hohe Lebenserwartung und die geringe Selbstentladung.
Fazit:
Die Entdeckung, dass Vanillin als umweltfreundlicher Ersatz für flüssige Elektrolyte in Redox-Flow-Batterien eingesetzt werden kann, ist ein vielversprechender Schritt in Richtung nachhaltiger Energiespeicherung. Diese Technologie hat das Potenzial, die Umweltauswirkungen von Energiespeichern deutlich zu reduzieren und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende zu leisten. Es bleibt abzuwarten, wie sich diese Technologie weiterentwickeln und in der Industrie implementieren lassen wird.
Zukünftige Entwicklungen und Anwendungsbereiche
Die nächste Phase der Forschung wird darin bestehen, die Technologie im Echtbetrieb zu testen. Die Forscher suchen derzeit nach Energieversorgungsunternehmen, die bereit sind, die Redox-Flow-Technologie in ihre Infrastruktur zu integrieren und damit das Netz zu entlasten. Durch den Einsatz von Vanillin als Elektrolyt könnten diese Batterien dazu beitragen, die Wertschöpfungskette von der Rohstoffbeschaffung bis hin zur Stromerzeugung regional zu halten und Speicherkapazitäten von bis zu 800 Megawattstunden zu ermöglichen.
Die Verwendung von Vanillin in Redox-Flow-Batterien könnte auch dazu beitragen, die Abhängigkeit von Schwermetallen und seltenen Erden, die in vielen herkömmlichen Batterieelektrolyten vorkommen, zu verringern. Diese Materialien sind oft mit erheblichen Umwelt- und Gesundheitsrisiken verbunden, und ihre Verfügbarkeit ist begrenzt.
Die Entdeckung könnte außerdem dazu führen, dass weitere biobasierte Materialien als Alternativen für herkömmliche Batteriekomponenten untersucht werden. Dies würde den Weg für weitere Innovationen in der nachhaltigen Energiespeicherung ebnen und möglicherweise dazu beitragen, den ökologischen Fußabdruck von Batterien noch weiter zu reduzieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung von Vanillin in Redox-Flow-Batterien ein vielversprechender Ansatz für eine umweltfreundliche und nachhaltige Energiespeicherung ist. Die Technologie hat das Potenzial, die Umweltauswirkungen von Energiespeichern erheblich zu verringern und gleichzeitig die Leistung und Effizienz von erneuerbaren Energiesystemen zu verbessern. Wenn sich die Technologie weiterentwickelt und kommerziell erfolgreich umgesetzt wird, könnte sie dazu beitragen, die Art und Weise, wie wir Energie speichern und nutzen, grundlegend zu verändern.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202008253 --> Originalveröffentlichung