UltraThinFlow - Entwicklung ultradünner Redox-Flow-Zellen mit genialer Strömungstechnologie

Der Lehrstuhl für Werkstoffverfahrenstechnik ist Partner im Verbundforschungsprojekt UltraThinFlow (UTF), das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert wird. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer neuen Generation ultradünner Redox-Flow-Batteriestacks mit höherer Leistungsdichte durch reduzierte Elektroden- und Zelldicke, optimierten Elektrolytstrom und fortschrittliche Elektrodenkonstruktion. Durch die Kombination neuartiger Zellarchitekturen, fortschrittlicher poröser Elektroden und Operando-Analysetechniken zielt UltraThinFlow darauf ab, die Leistung und Kompaktheit stationärer Redox-Flow-Batteriesysteme für die Integration erneuerbarer Energien zu verbessern.

Projektprofil

UltraThinFlow bringt Wissenschaft und Industrie zusammen, um zentrale Limitierungen heutiger Redox-Flow-Batterien zu überwinden. Im Fokus steht die Entwicklung ultradünner Elektroden mit optimierten Porenstrukturen, verbesserter Leitfähigkeit, Benetzbarkeit und elektrochemischer Aktivität – kombiniert mit einer weiterentwickelten Zellarchitektur und Flussfelddesign. Ziel ist es, Energieverluste zu reduzieren, die Elektrolytverteilung zu verbessern, Material einzusparen und die Leistungsdichte der Systeme zu steigern.

Die Universität Bayreuth bringt ihre Expertise in der Entwicklung poröser Kohlenstoffelektroden ein. Kommerzielle und neu entwickelte Kohlenstofffilze werden gezielt modifiziert – etwa durch Heteroatom-Dotierung und maßgeschneiderte Oberflächenfunktionalisierung – um katalytisch aktive Oberflächen bei gleichzeitig hoher Leitfähigkeit zu erzeugen. Umfassende Materialcharakterisierung (u. a. Raman-Spektroskopie, XPS, XRD, SEM/EDX, EIS, TGA-FTIR-MS) hilft dabei, die Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften zu verstehen und Aktivierungsstrategien für leistungsstarke Elektroden zu optimieren.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung einer Operando-Röntgenradiographie-Plattform, mit der sich Elektrolytfluss und -verteilung in ultradünnen Elektroden unter realistischen Betriebsbedingungen sichtbar machen lassen – perspektivisch auch mittels Röntgentomographie und synchrotronbasierter Verfahren. 

Laufzeit: 01.04.2026 - 31.03.2029

Förderung: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)

Projektpartner:

• Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
• J. Schmalz GmbH

Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Christina Roth, Dr. Daniel Leykam, Ajay Benny