28. Juli 2023 | Stromspeicher und H2-Produzent zugleich: Das Fraunhofer IZM Projekt „Zn-H2“ entwickelt eine kostengünstige Zink-Batterie, die sowohl Energie speichern als auch Wasserstoff produzieren kann. Erste Tests weisen einen Wirkungsgrad von bis zu 50 % zur Stromspeicherung und 80 % zur Wasserstofferzeugung aus. Dabei soll die Lebensdauer der Wunder-Batterie zehn Jahre betragen.
Ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen und den Firmen Zn2H2 GmbH und Steel PRO Maschinenbau GmbH wollen im Projekt Zn-H2 grüne Energie speichern. Ziel ist eine langlebige Batterie, die für eine Langzeitspeicherung geeignet ist. Ausgehend von etablierten Lösungen im Batteriebereich mit Zink-Anode kombinieren die Forschenden diese Technologie mit der alkalischen Wasser-Elektrolyse und versuchen so, eine neue Speichertechnologie zu entwickeln.
Zink-Speicher sind kostengünstiger als herkömmliche Lithium-Akkus. Zudem verwenden sie leicht verfügbare Rohstoffe (Stahl, Zink, Kaliumhydroxid) und gelten als recycelbar. Elektrisch aufladbare Wasserstoffspeicher sollen die Energie in Form metallischen Zinks speichern und bedarfsgerecht Elektrizität und Wasserstoff bereitstellen.
Demonstrator bis Jahresende
Bis zum Jahresende soll ein Demonstrator entstehen. Final wollen die Forschenden acht Zellen mit einer Kapazität von circa 12 V und 50 Ah elektrisch verbinden. Die galvanische Abscheidung sei eine kostengünstige Produktionstechnik für die großflächige Herstellung des bifunktionalen Katalysators, an dem abwechselnd Wassersoff und Sauerstoff entstehen.
Das Team am Fraunhofer IZM in Berlin ist verantwortlich für die Auslegung des Demonstrators, den Aufbau eines Teststands und die Durchführung der Zuverlässigkeitstests. Da diese Art von Zink-Wasserstoff-Speichern bisher einmalig ist, haben sie eine entsprechende Testumgebung entwickelt. Dafür wird eine hochpräzise intelligente Steuerung eingesetzt, um unterschiedliche Parameter anzupasst und zu optimieren.
Die ersten Tests zeigen laut den Forschenden: Bei einer realistischen Nutzung in jahreszeitbedingten Dunkelpausen, aber auch bei der täglichen Nutzung als Solarspeicher haben die Katalysatoren eine Lebensdauer von mehr als zehn Jahren. Bis zur finalen Industrietauglichkeit müsse das System jedoch noch einige Etappen des Up-Scaling durchlaufen.
Funktionsweise der Zink-Batterie
Projektkoordinator Dr. Robert Hahn vom Fraunhofer IZM erklärt:
„Während des Aufladens oxidiert Wasser in der Batterie zu Sauerstoff, gleichzeitig wird Zinkoxid zu metallischem Zink reduziert. Bei der bedarfsgerechten Entladung der Speicherzelle wird das Zink wieder in Zinkoxid umgewandelt. Das Wasser wird wiederum reduziert, so dass Wasserstoff erzeugt und freigesetzt wird.
Es entsteht eine einzigartige Kombination aus Batterie und Wasserstoff-Herstellung mit einem Gesamtwirkungsgrad der Stromspeicherung von 50 %, womit wir die alternative und zurzeit favorisierte Power-to-Gas-Technologie doppelt übertreffen“.
Da die Materialkosten weniger als ein Zehntel eines Lithium-Akkus betrügen, eröffne sich hier eine wirtschaftlich attraktive Perspektive zur Speicherung grüner Energie.
Das Zink-Wasserstoff Speichersystem kann zu einem Zehntel der Kosten von Lithium-Batterien produziert werden und speist bedarfsgerecht Wasserstoff in den Energiekreislauf (Quelle: Fraunhofer IZM)
