Testing

Testgetriebene Flussbatterie-Entwicklung steckt in unserem Namen:

Flow Battery TEST driven DEVelopment

Eine testgetriebene Flussbatterie-Entwicklung bedeutet die Absicherung kritischer Eigenschaften mit entsprechenden Tests und die Bereitstellung dieser Tests möglichst zu Beginn der Entwicklungsaktivitäten.

Flussbatterien sind komplexe, multiphysikalische Systeme. Neben den materialtechnischen Fragestellungen und den (elektro-)chemischen Zusammenhängen, die auch für andere Batterietechnologien relevant sind, gibt es bei Flussbatterien die zusätzliche Dimension der Verfahrenstechnik, also der zielgerichteten Bereitstellung der Elektrolytlösungen in den Wandlern (Stacks).

FB-TEST-DEV bietet grundsätzlich zwei Produkt- und Dienstleistungsbereiche für das Testing von Flussbatterien und deren Komponenten an:

„Physikalisch“: Testprogramme zur Absicherung der gewünschten Eigenschaften

und „Digital“: Maschine Learning für Anlage, Komponente im Betrieb, Feld.

Aus unserer Sicht sind hierfür folgende Zielrichtungen besonders wichtig:

  • Absicherung der Batteriefunktion (kW/m², Dichtheit),
  • maximale Testgeschwindigkeit / maximaler Durchsatz (geringe „Taktzeit“) bei gesicherter Aussagekraft der Testergebnisse,
  • möglichst geringer Prüfaufwand in Hardware und Arbeitszeit,
  • Prüfung zunächst nach Norm, ergänzend nach FB-TEST-DEV-Standards (=FB-spezifisch),
  • Zwischengrößen des Wandlers wenn möglich vermeiden, da hier neben dem Engineering-Aufwand zusätzlicher Aufwand für die Übertragung von Ergebnissen und für die Skalierung entsteht.

 

Was muss getestet werden?

Der Wandler bzw. Stack stellt den Kern einer Flussbatterie und neben dem Speichermedium auch seine entwicklungsintensivste Komponente dar. Seine Materialien müssen richtig ausgewählt und im Produktionsprozess einer entsprechenden Qualitätssicherung unterzogen werden. Dazu gehören insbesondere die Wirkmaterialien Elektroden, Membranen und Bipolarelemente, aber auch Struktur- und Dichtungsmaterialien. Der Wandler besteht aus mehreren Zellen. Das Zell-Design bestimmt beispielsweise die erzielbare Leistungsdichte. Das übergelagerte Stack-Design bestimmt beispielsweise das Auftreten der sogenannten Shunt-Strom-Verluste und damit Effizienz und Lebensdauer des Wandlers. Weitere funktionskritische Parameter sind die Gleichmäßigkeit der Durchströmung der einzelnen Zellen sowie die Dichtheit des Wandlers gegen die Leckage von Elektrolytlösung. Die genaue Kenntnis dieser Parameter sowie die Fähigkeit ihrer Bestimmung sind erfolgskritisch für die Flussbatterie-Entwicklung.

Die Elektrolyt-Entwicklung – besonders in Hinblick auf organische Elektrolyte – erfordert in erster Linie Expertise und Analysemöglichkeiten im Fachbereich Chemie. Wichtig ist jedoch auch, dass der Elektrolyt hinsichtlich seiner Parameter wie Viskosität, Energiedichte, Leitfähigkeit, Stabilität und Reaktionskinetik für den Einsatz in einer Flussbatterie generell geeignet ist. Für elektrochemische Zell- oder Stack-Tests sind oft Anpassungen bei der Auswahl des Membranmaterials sowie von Elektrode und Elektrodenmodifikation erforderlich. Wir helfen hier gerne bei der notwendigen Systembetrachtung des Elektrolyts in einem technisch und wirtschaftlich sinnvollem Flussbatterie-System.

Auch für das restliche System gibt es eine Vielzahl von Aspekten mit Entwicklungs- und Testing-Bedarf. Angefangen bei der Gestaltung des Prozess-Systems in Hinblick auf das Fluid-Management (z.B. Thermomanagement) bis hin zum Speicher (z.B. Tank-Durchmischung und Inertisierung).

Bei jedem dieser Entwicklungs-Aspekte können wir Sie kompetent unterstützen – egal, ob Sie bereits Ihre eigene Flussbatterie-Entwicklung betreiben oder als neuer Akteur beispielsweise mit der Entwicklung eines organischen Elektrolyten einsteigen.

Wir haben den Überblick und kennen in diesem komplexen System die richtige Funktions-Separation, um so mit einer zielgerichteten Eigenschaftsabsicherung schneller, risikoärmer und kostengünstiger zur serienreifen Flussbatterie zu kommen.

 

Womit muss getestet werden?

Die folgende Tabelle gibt Ihnen eine gute Übersicht über die unterschiedlichen Prüfaufgaben und die dafür erforderlichen Testing-Mittel. Darin sind Komponentengröße bzw. Entwicklungsstufe, Erkenntnisziele und erforderliche Prüfvorrichtungen aufgeführt.

Wir unterstützen Sie gerne mit unseren Testing-Produkten und -Dienstleistungen bei einer zielgerichteten Ausstattung Ihres Labors / Technikums sowie bei der Einführung industrieller Testing-Prozesse.

 
 

Für die Ausstattung Ihres Einzelzell-Testfelds könnte Sie folgendes Produkt interessieren:

Die Labor-Einzelzelle ist zu Beginn der Entwicklungsaktivitäten, beim Material-Screening und schließlich bei der Qualitätssicherung ein unerlässliches Werkzeug für die Flussbatterie-Entwicklung. Eine Labor-Einzelzelle ist schnell „gebastelt“ – oft jedoch gibt es dabei Probleme mit aufwändiger und fehlerbehafteter Montage sowie mit Undichtigkeiten. Ursächlich dafür sind beispielsweise das Verschraubungskonzept und eine Kontamination der meist blanken Kupfer-Stromabnehmer. All dies führt zu unproduktiver Laborzeit, unsicherer Reproduzierbarkeit / Aussagekraft und letztlich zu einem zu geringen Messdurchsatz.
 
Mit unserer Einzelzelle (ez) vermeiden wir genau diese Probleme und geben Ihnen ein Werkzeug zur Hand, mit dem Sie einen hohen und aussagekräftigen Messdurchsatz bei der Qualifikation neuer Materialien oder zur Qualitätssicherung für Ihre Fertigung erreichen können.
 

Unsere Einzelzelle zeichnet sich aus durch: schnellsten Wechsel von Membran und Elektroden (durch Teilmontierbarkeit der Einzelzelle / Halbzellen), ein ausgeklügeltes Design (Dichtheit, Flussrahmenhöhen von 1 bis 8 mm, vergoldete Stromabnehmer) sowie eine simple Endmontage (nur eine Schraube).

Einzelzelle (ez) 40 cm²:

Kosten pro Einzelzelle inklusive Spannrahmen:

3.795,- € für Stückzahl 1

3.416,- € (-10 %) ab Stückzahl 2

3.036,- € (-20 %) ab Stückzahl 4

individuelle Rabatte für größere Abnahmemengen

Preise zuzüglich der gesetzlichen Mwst.

Lieferzeit: 6 bis 8 Wochen

Über FB-TEST-DEV

Redox-Flow-Batterien stehen unmittelbar vor dem Übergang in die breite wirtschaftliche Nutzung im Bereich der industriellen Energiespeicherung. Wir unterstützen Ihr Unternehmen dabei, die hiermit verbundenen Chancen zu nutzen: Unsere Experten für Flussbatterie-technik und -Engineering, Softwareentwicklung und Projektsteuerung beschleunigen Ihr Entwicklungsvorhaben und ersparen Ihnen zugleich Risiko und Kosten.