Akkus mit pflanzenbasierten Elektrolyten aus Lignin

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Über den Öko-Akku von CMBlu hatten wir schon berichtet: Die nachhaltige Redox-Flow-Batterie funktioniert mit natürlichen Materialien auf Pflanzenbasis. Jetzt ist die „Organic Flow“-Batterie auf dem Weg in die Praxis.

Lignin: Abfallprodukt bei der Papierherstellung

Nachhaltigkeit und Batterien – das passt meist noch nicht zusammen. Die Redox-Flow-Batterie von CMBlu ist deshalb ein großer Schritt in die richtige Richtung. Statt auf Vanadium wie die meisten Redox-Flow-Batterien basiert die Öko-Batterie auf Lignin, einem Molekül, das in großen Mengen bei der Papierherstellung anfällt.

Die CMBlu Energy AG möchte Lignin als gut verfügbares und günstiges Batteriematerial nutzen. Dann könnten stationäre Redox-Flow-Speicher in Deutschland einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Im Moment sind sie hierzulande noch nicht wirtschaftlich. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass Batterien mit einem Lignin-basierten Elektrolyten weder brennbar noch explosiv sind.

Sechs Projektpartner machen die nachhaltige Batterie praxistauglich

CMBlu hat bereits bewiesen, dass Lignin-basierte Elektrolyte grundsätzlich möglich sind. Jetzt soll das Verfahren unter Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten weiter optimiert werden. Dazu arbeitet CMBlu mit sechs Partnern zusammen. Dabei geht es unter anderem darum, spezielle Filtrationsmembranen zu entwickeln und elektrochemische Syntheserouten zu erproben. Das soll die Ausbeute der Zielmoleküle bei der Produktion der Elektrolyte aus Lignin erhöhen.

Außerdem wollen die Projektpartner Nebenprodukte nutzen, die bei der Verarbeitung des Lignins bis zur Elektrolytproduktion anfallen. Diese enthalten unter anderem Furfural, Vanillin und Syringasäure. Die Projektpartner wollen Trennverfahren zur Gewinnung dieser verwertbaren Stoffe entwickeln. Im Idealfall könnten Zellstofffabriken zu Bioraffinerien werden, in denen Cellulose zu Zellstoff sowie Lignin als Ausgangsstoffe für Elektrolyte und weitere Chemikalien umgewandelt wird.

Diese Projektpartner arbeiten an der nachhaltigen Batterie

CMBlu: Das Unternehmen erforscht die Reaktionsführung und -optimierung im kontinuierlichen Membranreaktor, Substituenten für Elektrolyte auf Ligninbasis für eine gute Wasserlöslichkeit und zur Verschiebung des elektrochemischen Potentials sowie optimierte Elektroden für Chinonelektrolyte.

Die Technische Hochschule Mittelhessen konzentriert auf die Abtrennung der Nebenprodukte und auf Verfahren, um im Einsatz verbrauchte bzw. degradierte Elektrolyte aus dem Prozess auszuschleusen und einer Regeneration zuzuführen.

Die MANN+HUMMEL GmbH entwickelt keramische Membranen und Membranmodule für den Einsatz bei der Aufbereitung und Filtration des Lignins und bei der thermisch-chemischen Umwandlung zu Zwischen- und Endprodukten.

An der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) beschäftigt sich die AG Janek / Nachwuchsgruppe Schröder mit der Charakterisierung der eingesetzten Elektrodenmaterialien und der elektrochemischen Analyse der organischen Aktivmaterialien in verschiedenartigen Lösemitteln. Die AG Wegner konzentriert sich auf die Synthese von neuen Leitstrukturen organischer Aktivmaterialien und ihren Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und auf die metallfrei katalysierte Ligninspaltung. Die AG Mollenhauer führt quantenchemische Rechnungen durch, um die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Elektrolyten zu optimieren sowie zum Verständnis möglicherer Degradationsmechanismen.

An der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz werden elektrochemische Syntheserouten zur effizienteren und nachhaltigeren Gewinnung Chinon-basierter Aktivmaterialien entwickelt. Außerdem stellt die Universität Analyseverfahren zur Erforschung von Degradationsmechanismen zur Verfügung.

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