Forscher der Queen’s University veröffentlichen den Open-Source-Code für eine 3D-gedruckte Durchflussbatteriezelle im Wert von 100 Dollar

Ein Postdoktorand an der Queen’s University Belfast hat eine 3D-gedruckte Flussbatteriezelle entwickelt, deren Herstellung etwa 74 £ (100 $) kostet, nachdem er festgestellt hatte, dass eine kommerzielle Version für seine Doktorarbeit 2.000 bis 3.000 £ (2.700 bis 4.050 $) kosten würde.

Dr. Hugh O’Connor und sein Betreuer beschlossen, den Entwurf der internationalen Forschungsgemeinschaft kostenlos zur Verfügung zu stellen, anstatt ihn zu verkaufen, mit dem Ziel, die Testverfahren für die Flussbatterietechnologie zu standardisieren.

Flussbatterien speichern Energie in Flüssigkeiten statt in den festen Elektroden, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, und gelten als wichtig für die Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien, der dann genutzt werden kann, wenn die Wind- und Solarstromerzeugung gering ist. Die meisten Konstruktionen basieren auf Vanadium, einem Metall, das zwar häufiger vorkommt als Lithium, aber schwerer zu beschaffen ist und starken Preisschwankungen unterliegt. Die Version der QUB basiert auf Eisen, das laut den Forschern viel leichter zu beschaffen ist.

Wie das Design entstanden ist

„Ich habe angefangen, sie im 3D-Druck herzustellen, und dabei viele kleine Anpassungen vorgenommen. Nach vielem Ausprobieren haben sie schließlich wirklich gut funktioniert“, erzählte O’Connor der BBC.

O’Connor hatte Schwierigkeiten, seine Ergebnisse mit anderen veröffentlichten Forschungsergebnissen abzugleichen, und stellte fest, dass Kollegen an anderen Orten mit dem gleichen Problem konfrontiert waren.

„Wir waren auf verschiedenen Konferenzen, bei Treffen und Telefonaten; dabei fiel uns auf, dass andere die gleichen Probleme hatten, und viele unserer Kollegen zeigten großes Interesse an dieser Arbeit“, sagte er. „Plötzlich befanden wir uns in der Situation, dass wir diese wirklich gute, kostengünstige Zelle hatten und wir alle dasselbe Problem angehen wollten.“

O’Connor erwog kurz, das Design an Kollegen zu verkaufen, entschied sich aber nach Rücksprache mit seinem Betreuer stattdessen dafür, es kostenlos zur Verfügung zu stellen.

„Wir sahen darin eher eine Gelegenheit, unser Netzwerk zu erweitern, als eine Möglichkeit, ein wenig Geld zu verdienen, und wir glauben, dass dies dieser Technologie wirklich zugutekommen kann“, sagte er.

Der Entwurf besteht aus etwa 10 Komponenten, darunter gedruckte Gehäuseteile, eine Membran, Dichtungen, Elektroden und Stromkollektoren, und wird mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung geliefert.

„Es war wirklich wichtig, dass wir unseren Teilnehmern eine Anleitung im Ikea-Stil zur Verfügung gestellt haben. Und ich glaube, sie haben sich recht gut daran gehalten“, sagte O’Connor.

Standardisierung der Forschung über verschiedene Einrichtungen hinweg

Dr. Josh Bailey, Illuminate Fellow an der Fakultät für Chemie und Chemieingenieurwesen der QUB, gehört zu den Forschern, die O’Connors Zelle einsetzen. Er und das QUB-Team leiten gemeinsam Reproduzierbarkeitsstudien mit mehreren Universitäten weltweit, bei denen identische Geräte verwendet werden, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen.

„Wir sind fest davon überzeugt, dass diese Reproduzierbarkeitsstudien die Entwicklung von Flussbatterien beschleunigen können und dass die Technologie schneller zum Einsatz kommen kann, wenn wir alle dieselben Standards anwenden. Wenn wir bis 2050 Netto-Null erreichen wollen, muss ein viel größerer Teil unseres Stroms in Technologien wie Flussbatterien gespeichert werden“, sagte Bailey.

„Es macht Spaß zu wissen, dass die Dinge, die wir hier entwickelt haben, da draußen im Einsatz sind und dass wir alle gemeinsam daran arbeiten, die Standards für Flussbatterien zu verbessern.“

O’Connor und Bailey testen derzeit größere Zellstapel, um zu ermitteln, wie sich die Technologie für den industriellen Einsatz skalieren lässt.