Ökologischer Stromspeicher aus Vanillin

6. Oktober 2020

 

TU Graz-Forscher Stefan Spirk hat einen Weg gefunden, flüssige Elektrolyte in Redox-Flow-Batterien durch Vanillin zu ersetzen.

Forschenden an der TU Graz ist es gelungen, den Aromastoff Vanillin in ein redoxaktives Elektrolytmaterial für Flüssigbatterien zu verwandeln. Redox-Flow-Batterien können nun umweltfreundlicher werden, indem ihr Kernelement – flüssige Elektrolyte, deren Komponenten zumeist aus ökologisch bedenklichen Schwermetallen oder seltenen Erden bestehen – durch Vanillin ersetzt wird. Die Technologie ist ein wichtiger Schritt in Richtung ökologisch nachhaltiger Energiespeicher.


 

Es ist ein „bahnbrechender Erfolg im Bereich nachhaltiger Energiespeicher-Technologien“, freut sich Stefan Spirk vom Institut für biobasierte Produkte und Papiertechnik der TU Graz. Er und sein Team haben es geschafft, Redox-Flow-Batterien umweltfreundlicher zu machen, indem sie deren Kernelement – flüssige Elektrolyte, deren Komponenten zumeist aus ökologisch bedenklichen Schwermetallen oder seltenen Erden bestehen – durch Vanillin ersetzen.

 

Nachhaltiger Energiespeicher

Vanillin – ein gängiger Aromastoff, der beispielsweise auch in Vanillekipferl enthalten ist – ist eine der wenigen Feinchemikalien, die derzeit aus Lignin gewonnen wird. Spirk und sein Team veredeln Vanillin mithilfe von milder und grüner Chemie, ohne den Einsatz von giftigen und teuren Metallkatalysatoren, in ein redoxaktives Material, das so in Flow-Batterien eingesetzt werden kann. Der Prozess kann bei Raumtemperatur und mit gewöhnlichen Haushaltschemikalien umgesetzt werden. Vanillin ist außerdem in großen Mengen vorhanden und kann einerseits im Supermarkt gekauft, andererseits aber auch mithilfe einer simplen Reaktion von Lignin abgespalten werden, das wiederum in großen Mengen in der Papierproduktion als Abfall anfällt.

 

Die Abspaltungs- und Veredelungsprozesse wurden patentiert und die erfolgreichen Testergebnisse im Journal „Angewandte Chemie“ publiziert. Jetzt wollen die Forschenden die Technologie kommerzialisieren, zumal das Verfahren hochskalierbar und für eine kontinuierliche Produktion geeignet ist. „Der Plan ist, uns mit unserer Anlage an eine Zellstoff-Fabrik dranzuhängen und dort das Vanillin aus dem Lignin, das als Abfall übrigbleibt, zu isolieren. Das was nicht gebraucht wird, kann in weiterer Folge in den regulären Kreislauf zurückfließen und wie gewohnt energetisch genutzt werden. Wir sind in konkreten Gesprächen mit Mondi, einem weltweit führenden Hersteller von papierbasierten Produkten, der sehr großes Interesse an der Technologie zeigt.“, so Spirk.

 

Für die finale Umsetzung müsse man die Technologie im Echtbetrieb testen. Man ist nun auf der Suche nach Energieversorgungsunternehmen, die die Redox-Flow-Technologie des Start-ups in seine Infrastruktur einbauen und somit das Netz entlasten. Spirk ist überzeugt vom Gelingen, denn: „Wir können die Wertschöpfungskette rund um die Beschaffung der Rohstoffe und der Bauteile bis hin zur Stromerzeugung regional halten, Speicherkapazitäten bis zu 800 Megawattstunden ermöglichen, das Stromnetz entlasten und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.“

 

Wichtiger Puzzlestein für Ausbau erneuerbarer Energien

Für den Ausbau von erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarkraft ist die Redox-Flow-Technologie ein wichtiger Puzzlestein, der sie sich durch das Speichern großer Energiemengen auszeichnet und somit Spannungsspitzen im Stromnetz abfedern kann. Außerdem eignen sich die Batterien als Backup-Speicher für stationäre Anwendungen wie Kraftwerke, Krankenhäuser, Mobilfunkanlagen oder E-Tankstellen. Redox-Flow-Batterien sind leichter skalierbar, weniger giftig, besser recyclebar und feuerfester als Lithium-Ionen-Batterien. Weitere große Vorteile sind ihre hohe Lebenserwartung und die geringe Selbstentladung.

 

 
 

Kontakt

Stefan Spirk
TU Graz - Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik
+43 316 873 30763
stefan.spirk@tugraz.at
http://www.tugraz.at

 
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