Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHTVirtuelles »Electrochemical Cell Concepts Colloquium«
Erfolgreiche Premiere für E3C: Forschende aus aller Welt diskutierten Zellkonzepte von elektrochemischen Reaktoren
Eine Plattform bieten für den interdisziplinären Austausch auf dem Gebiet elektrochemischer Zellen – mit dieser Zielsetzung startete Jan Girschik die Planung für das erste »E3C – Electrochemical Cell Concepts Colloquium«. Dieses Ziel hat der Wissenschaftler des Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT definitiv erreicht: Über 130 Forschende aus 13 Ländern – darunter Kanada, die USA, Uruguay, Indien, Griechenland, Großbritannien und sieben weitere europäische Nationen – nahmen an der Online-Veranstaltung am 14. Mai teil. Ihre Vorträge und Diskussionen drehten sich um Gemeinsamkeiten und potenzielle Kombinationsmöglichkeiten von Zellkonzepten und Fluidführungen für Flow-Batterien, Brennstoffzellen, Elektrolyse-, Elektrosynthese- und Elektrodialysezellen.
»Das Zelldesign elektrochemischer Reaktoren erhält nicht die Aufmerksamkeit, die es verdient – vor allem nicht in akademischen Kreisen. Deshalb freue ich mich sehr über diese Veranstaltung und die Einladung, eine Keynote beizusteuern.« Mit diesen Worten eröffnete Prof. Edward Roberts seinen Vortrag. Der Wissenschaftler der University of Calgary sorgte für eine thematische Einordnung und stellte Grundlagen rund um elektrochemische Zelldesigns, Wasseraufbereitung und Energiespeicherung vor. Im Gepäck hatte er beispielsweise das Foto eines »voltaic stack« aus dem 19. Jahrhundert und stellte es neben die Aufnahme eines bipolaren Stacks heutiger Zeit. Sein Kommentar: »Wie Sie sehen, haben wir im elektrochemischen Zelldesign enorme Fortschritte gemacht.«
In welche Richtung die weitere Entwicklung in Zukunft gehen könnte, verdeutlichte Edward Roberts am Beispiel einiger »wacky ideas«, an denen sein Team und er aktuell arbeiten. Dazu gehören komplexe Zellen mit beweglichen Festbettelektroden, eine oszillierende Fluidführung sowie Modifikationen mit magnetischen Feldern.
Neue Wege zur Gestaltung von Elektroden
Innovative Ideen stellte auch Prof. Matthias Wessling vor. Der Wissenschaftler der RWTH Aachen hielt die zweite Keynote mit dem Titel »Free form fabrication of electrochemical membrane reactors« und betonte: »Die Integration von Reaktions- und Trennsystemen für Elektroden ist ein wunderbarer, wissenschaftlicher Spielplatz für elektrochemische Ingenieurinnen und Ingenieure.“ Auf dem Aachener Spielplatz sind u. a. nickelbasierte Anoden für die Oxidation von Lignin entstanden – und zwar in Gestalt keramischer Membranrohre. Diese können z. B. per 3D-Druck, selektivem Lasersintern und laserloser additiver Fertigung hergestellt werden, so Matthias Wessling.
Um die Kreativität der Teilnehmenden mit Blick auf die Gestaltung von Elektroden anzuregen, stellte er zudem verschiedene Formen vor, mit denen sein Team und er arbeiten. Abschließend thematisierte er Röhrenreaktoren sowie den Einsatz von Durchfluss- und Slurry-Elektroden.
Der erfolgreiche Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren wird 2021 wiederholt
Auf die Keynotes folgten weitere Vorträge in drei Sessions: Im Fokus von »Cell design and fluid flow« standen Zellkonzepte und innovative Strömungsführungen unterschiedlicher Reaktorarten. In der Session »Functional components« ging es u. a. um Membranen und poröse Elektroden, während sich die Session »Stack design, testing and sealing technology« primär um den bipolaren Aufbau von elektrochemischen Reaktoren drehte. Die Vortragenden kamen u. a. von dem Institut für Mikrosystemtechnik IMTEK, dem Karlsruher Institut für Technologie, dem DECHEMA-Forschungsinstitut, der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg, der TU Clausthal, der ZBT GmbH sowie dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und dem UMSICHT.
Der Organisator war mit Ablauf und Ergebnis des virtuellen »E3C – Electrochemical Cell Concepts Colloquium« vollauf zufrieden. »Ich denke, alle Teilnehmenden haben neue Impulse für ihre Forschungsarbeit mitgenommen«, lautete Jan Girschiks Fazit. »Die Premiere war also ein voller Erfolg, den wir 2021 wiederholen möchten. Dann hoffentlich vor Ort in Oberhausen und mit der Option auf persönliches Netzwerken zwischen den Vorträgen.« Den Call for Papers kündigte er für September 2020 an.