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Kurzfassung

Bei den hier vorgestellten Substanzen handelt es sich um Hydrochinon-Abkömmlinge, die im Kohlenstoffgrundgerüst stickstoffsubstituiert sind, sogenannte Dihydroxyphthalazine. Infolge u.a. der Stickstoff-Substitution weisen sie für den Einsatz als redoxaktive Elektrolyte in Flußbatterien außergewöhnlich gute Eigenschaften auf. Hervorzuheben sind hierbei insbesondere ein sehr günstiger Potentialbereich elektrochemischer Aktivität (hohes Redoxpotential) in Verbindung mit einer außerordentlich guten chemischen Langzeitstabilität. Ursache für den günstigen Potentialbereich ist nach aktuellem Kenntnisstand die Stickstoff-Substitution im aromatischen Grundgerüst der Phthalazine, während die erhöhte Stabilität überwiegend aus dem jeweiligen Substitutionsmuster resultiert.

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Hintergrund

Für die Ausgestaltung der zukünftigen nachhaltigen Energieversorgung werden Pufferspeicher für regenerativ erzeugten Strom in unterschiedlichsten Größen benötigt, von wenigen Kilowattstunden bis zu dutzenden Megawattstunden Speicherkapazität.

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Bilder & Videos

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Problemstellung

 

Die vielversprechendste Speichertechnologie dafür sind sog. Redox-Flußbatterien. Diese gibt es auf Basis anorganischer Metallsalzlösungen (V2+/V3+) sowie auf Basis organischer redoxaktiver Verbindungen wie beispielsweise Hydrochinonen. Die bisher bekannten organischen Systeme weisen jedoch keine ausreichende Langzeitstabilität auf.

 

 

 

 

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Lösung

 

 

Die Kombination dieser strukturellen Charakteristiken ergibt die günstigen Eigenschaften für den Einsatz von Dihydroxyphthalazinen in Redox-Flussbatterien - sowohl hinsichtlich Stabilität als auch hohem Redoxpotential. Durch geeignete Substitution können diese Eigenschaften weiter angepasst, sowie das Löslichkeitsverhalten optimiert werden, was ihre Eignung als positives Aktivmaterial im Katholyten von Redox-Flussbatterien weiter befördert.

 

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Vorteile

• Optimaler Potentialbereich elektrochemischer Aktivität
• Hohe chemische Langzeitstabilität (nur geringe Verschiebungen im Cyclovoltammogramm bei wiederholten Cyclovoltamogrammographiemessungen (Labortests) mit bis zu n = 400 Wiederholungen)

Redox-Flussbatterien können infolge ihrer leichten Skalierbarkeit hinsichtlich Entnahmeleistung und auch Speicherkapazität sowohl stationär als Großanlagen zur Erhaltung der Netzstabilität eingesetzt werden als auch mobil, beispielsweise im Bereich der Elektromobilität. Auch im Bereich Haustechnik dienen bereits erste Anlagen der unterbrechungsfreien, regenerativen Stromversorgung von Privathaushalten.

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Anwendungsbereiche

Stromversorgung:

• Großspeicher für die Netzstabilisierung
• Kleinere stationäre Speicher für die Individual(Selbst-)versorgung
• Mobile Speichersysteme für die Elektromobilität