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Eine Erhöhung der Kapazität von elektrochemischen Energiespeichern sowie eine Verkürzung der Ladezeiten oder Verringerung der zur Ladung benötigten Energie ist ein strategisch wichtiges Erfordernis für die Umsetzung von Elektromobilitäts-Konzepten und für den Betrieb dezentraler elektrochemischer Energiespeicher-Netze.
Die allgemeine Zielsetzung des Forschungsprojektes „BELAKUSTIK“ ist die systematische Untersuchung der Transportvorgänge in elektrochemischen Energiespeichern am Beispiel eines Blei-Schwefelsäureakkumulators und die Beeinflussung der Kinetik dieser Vorgänge durch gezielte Einstrahlung hochfrequenter Schallwellen, bevorzugt sogenannter akustischer Oberflächenwellen.

Im Mittelpunkt stehen die Schallwellen

Forschungsschwerpunkt ist die gezielte Einstrahlung hochfrequenter Schallwellen. Besonders akustische Oberflächenwellen sollen hierbei zum Einsatz kommen. Diese beeinflussen die Kinetik der elektrochemischen Vorgänge und führen somit zu einer Beschleunigung des Ladevorgangs. 

  • Die Diplom-Chemikerin Josefine Schlemmer positioniert zwei Elektroden. © ISAT
  • BMBF 3 Belakustik EVIDA © ISAT
  • Im Labor: die Diplom-Chemikerin Josefine Schlemmer und die technische Mitarbeiterin Sandra Ebert bei ersten Untersuchungen zum Einfluss von Schallwellen auf elektrochemische Reaktionen. © ISAT

Ausgangspunkt, Anlass und Zielsetzung

Ausgangspunkt: Untersuchungen zur gezielten Schalleinstrahlung in die Grenzschicht Elektrode/Elektrolyt, an welcher die meisten transportlimitierenden Vorgänge ablaufen, sollen zeigen, ob und wie durch Schalleintrag Abläufe im Akkumulator optimiert werden können.

Anlass: Die Erhöhung der Kapazität von Energiespeichern sowie eine Verkürzung der Ladezeiten oder Verringerung der zur Ladung benötigten Energie ist ein strategisch wichtiges Erfordernis für die Umsetzung von Elektromobilitäts-Konzepten und für den Betrieb dezentraler elektrochemischer Energiespeicher-Netze.

Zielsetzung: Gemeinsam mit dem Verbundpartner der Firma Seuffer GmbH & Co. KG soll eine Komponente zur gezielten Schalleinstrahlung entwickelt und unter realen Einsatzbedingungen getestet und in bestehende Akkumulatoren eingebaut werden. Zudem ist ein übergeordnetes Projektziel, der Übertrag der Erkenntnisse auf andere elektrochemische Energiespeicher.

Projektstatus

Das Projekt gliedert sich in folgende Arbeitspakete (AP):

  • Entwicklung eines elektrochemischen Versuchsstandes mit integrierter Diagnosevorrichtung zur Untersuchung der akustischen Einwirkung auf Transportvorgänge an den Elektroden (EVIDA)
  • Aufbau eines EVIDA-Versuchstandes bei Fa. Seuffer und im ISAT
  • Inbetriebnahme der Diagnose-Einrichtungen für die EVIDA-Versuchsstände
  • Untersuchungen zum Einfluss der Schalleinstrahlung auf die Transportvorgänge an der Elektrodengrenzfläche
  • Untersuchungen zur Schallabstrahlcharakteristik mittels Hydrophon
  • Aufnahme von Wandler-und Anregeparameter-spezifischen UI-Kennlinien bei einem 3-Elektroden-System
  • Übertrag der bisherigen Ergebnisse auf eine Zelle eines Akkumulators
  • Dokumentation

Optimierung

Durch den Einsatz innovativer Analyseverfahren wie der Scanningvibrometrie oder der Impedanzspektroskopie und der Integration von Überwachungssensorik sollen die im Akkumulator während der Lade-und Entladeprozesse ablaufenden transportlimitierenden Vorgänge überwacht und messtechnisch erfasst werden. 

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

22. August 2017
Intersolar South America

12. September 2017
Energiespeicher & Energieeffizienz 2017

21. September 2017
Elektromobilität im ÖPNV

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