Konzipierung eines High Power Redox Flow Stacks

Das Ziel dieses Projektes war es, bestehende Vanadium-Redox-Flow-Zellstacks basierend auf neuartigen Bipolarfolien (BPF) dahingehend zu optimieren, dass mit dem resultierenden System das volle Potenzial der BPF ausgeschöpft werden kann. Hierfür wurde zunächst ein 3-D Modell einer Halbzelle erstellt, um dort mittels CFD-Simulation ein referenzielles Strömungsprofil zu ermitteln. Da es sich bei diesen BPF um eine neue Technologie handelte, war eine optimale Verwendung der Folien in den Zellen noch nicht weiter erforscht. Aus den Erfahrungen mit herkömmlichen Bipolarplatten ließ sich jedoch ableiten, dass die Verwendung eines Strömungsfeldes die Performance des Stacks steigern könnte, indem der Druckverlust verringert und die Durchmischung des Elektrolyten in der Zelle verbessert wird.  Aufgrund der Materialeigenschaften der BPF war ein herkömmliches Fräsen wie bei Bipolarplatten nicht möglich, daher mussten die Folien geprägt werden. Wegen der geringen Dicke der BPF und der eingeschränkten Bearbeitungsmöglichkeiten konnten die klassischen Strömungsfelder nicht verwendet werden. Weiterhin ergab sich, dass die BPF nicht auf beiden Seiten mit dem gleichen Strömungsfeld versehen werden konnten, was die Designmöglichkeiten weiter einschränkte. Dennoch konnten mehrere mögliche Designs ermittelt und durch einen der Projektpartner auf die BPF geprägt werden. Bei den praktischen Druckverlustmessungen dieser geprägten Folien zeigte sich, dass auf diese Weise der Druckverlust in der Zelle verringert und somit die Betriebskosten des Stacks reduziert werden können.