Anwendungsstatus von elektrochemischen Energiespeicherkraftwerken
Vor dem Hintergrund einer zunehmenden Sektorenkopplung spielt die Umwandlung von elektrischer in chemische Energie eine entscheidende Rolle. Ein Forschungsschwerpunkt der Fraunhofer-Gesellschaft im Geschäftsbereich Energie Speicher liegt daher im Bereich der elektrochemischen Energiespeicher, etwa für stationäre Anwendungen oder die Elektromobilität.
Was ist ein elektrochemischer Energiespeicher?
Elektrochemische Energiespeicher werden durch die Begriffe Batterien und Akkumulatoren beschrieben. Elektrochemische Systeme bestehen aus Elektroden, die über einen Elektrolyten als ionenleitende Phase miteinander verbunden sind.
Was ist der Unterschied zwischen elektrochemischen und thermischen energiespeicherungen?
Ein Vorteil der elektrochemischen Energiespeicherung gegenüber thermischen Prozessen ist die isotherme Prozessführung und damit die Nicht-Abhängigkeit des Umwandlungswirkungsgrads von der Carnot’schen Begrenzung (z. B. Wärmekraftmaschine). Für die Energiespeicherung in Batterien lassen sich verschiedene Kriterien für den Wirkungsgrad angeben.
Was sind die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher?
Die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher sind ihre Spannungslage und der Energieinhalt. Die Spannungslage ergibt sich aus der Differenz der Elektrodenpotenziale und somit aus der Art der eingesetzten Elektroden. Je nach betrachtetem System werden Spannungsgrenzen für den Lade- und Entladeprozess vorgegeben.
Welche Rolle spielt die Umwandlung von elektrischer in chemische Energie?
Vor dem Hintergrund einer zunehmenden Sektorkopplung spielt die Umwandlung von elektrischer in chemische Energie eine entscheidende Rolle. Fraunhofer-Forscher arbeiten beispielsweise an entsprechenden Power-to-Gas-Verfahren, welche die chemische Speicherung von Energie in Form von Wasserstoff oder Methan ermöglichen.
Was ist eine elektrochemische Kette?
Werden mehrere Elektroden kombiniert, so entsteht eine elektrochemische Kette oder Zelle, deren Zellspannung messbar ist. Die Potenziale der einzelnen Elektroden lassen sich durch Messung mit einer zusätzlichen Bezugselektrode bestimmen, die dabei selbst mit Strom belastet werden darf und unveränderlich sein soll.
Wie funktioniert die Energiespeicherung?
Die Energiespeicherung beruht auf der Umwandlung von Nickelhydroxid zum Nickeloxyhydroxid an der positiven Elektrode, bei der ein formaler Wertigkeitswechsel des Nickels von + 2 zu + 3 eintritt. An der negativen Elektrode wird beim Laden Cadmiumhydroxid (Cadmium mit der Wertigkeit + 2) zu metallischem Cadmium (Wertigkeit 0) umgewandelt.
