Elektrochemische Energiespeicher

Um uns zukünftig mit erneuerbaren Energien aus Sonne und Wind versorgen zu können, benötigen wir auch elektrochemische Speicher. Hierzu zählen Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseure. 

Diese Techniken können in einem zukünftigen Energiesystem sowohl bei der stationären Energieversorgung als auch in der Elektromobilität eingesetzt werden.

Mit Hilfe der Batterien sind wir in der Lage gewonnenen Strom zu speichern und mobil zu nutzen. Eletrolyseure erzeugen aus überschüssigem Strom Wasserstoff. Brennstoffzellen werden mit diesem Wasserstoff betrieben. Unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern untersuchen in allen drei Technologien an neuen Zelldesigns und Herstellverfahren für die Trägerkomponenten, entwicklen Herstellverfahren für diese und diagnositizieren sie. Systeme im Industriemaßstab werden von ihnen optimiert und zu demonstrieren.

Wissenschaftlich bzw. technisch besteht die Herausforderung der elektrochemischen Energiespeicher darin, Lösungen zur Beseitigung der Zielkonflikte zwischen Effizienz, Betriebsdauer, Komfort, Sicherheit und Kosten zu finden. Über 60 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten in den Standorten Stuttgart und Oldenburg daran.

Die Arbeitsschwerpunkte im Bereich der Elektrochemischen Energiespeicher sind:

• Brennstoffzellen
• Batterien
• Elektrolyseure

Im Detail:

• Entwicklung von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEMFC) und -Elektrolyseuren (PEMEL)
• Entwicklung von oxidkeramischen Brennstoffzellen (SOFC) und -Elektrolyseuren (SOEC)
• Verbesserte Lithium-Batterien, insbesondere von Lithium-Luft- und Lithium-Schwefel-Batterien
• Verringerung der Zellschädigung in Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und Batterien; Ermittlung ihrer Schädigungsmechanismen
• Fortschrittliche Zellkonzepte für höhere Leistungsdichten, längere Laufzeiten, verringerte Materialkosten und höhere Robustheit der Zellen
• In-situ und ex-situ Untersuchungen an Zellen mit innovativer Diagnostik, z. B. ortsaufgelösten Methoden
• Multiskalen-Modelle in Zusammenarbeit mit der Abteilung „Computergestützte Elektrochemie“
• Identifikation der Degradationsmechanismen in Brennstoffzellen und Batterien sowie Strategien zur Vermeidung der Degradation
• Optimierte Systemgestaltung (für Anwendungen) in der Elektrochemischen Energietechnik
• Hochintegrierte Systeme für innovative Anwendungen in der Luftfahrt und der Elektromobilität