Regensburg 1998 – wissenschaftliches Programm

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AKE: Arbeitskreis Energie der DPG

AKE 17: Energietechnik, Energiemeteorologie

AKE 17.3: Vortrag

Donnerstag, 26. März 1998, 16:45–17:00, H32

Sulfatkristallwachstum und Elektrodenpotentiale in der Blei-Säure-Batterie — •Dirk Uwe Sauer — Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Oltmannsstr. 5, D-79100 Freiburg

Blei-Säure-Batterien sind der einzige wirtschaftlich verfügbare Speicher für elektrische Energie in Photovoltaik-Systemen. Da deren Lebensdauern aber kurz sind, werden Ansätze zur Verlängerung der Batterielebensdauer in PV-Anlagen gesucht. Um ein genaueres Verständnis der Alterungsmechanismen und des Batterieverhaltens zu erlangen, wird seit langem versucht das komplexe elektrochemische System zu modellieren. Die bisher entwickelten Modelle beschränken sich dabei auf die Wiedergabe des elektrischen Verhaltens und berücksichtigen keine Effekte mit Zeitkonstanten größer als einige Minuten.
Es soll gezeigt werden, daß auch Effekte mit Zeitkonstanten im Bereich von Wochen und Monaten berücksichtigt werden können. Zu letzterem gehört die Sulfatierung (Verlust innerer Oberfläche durch übermässiges Kristallwachstum). Dieser Prozeß wird quantitativ erfaßt und in die Modellierung des Strom-Spannungs-Verhaltens eingebunden. Mit Hilfe einer Formulierung der freien Energie des Elektrolyten unter Ionenmangel bzw. -überschuß kann die Kristallbildung und mit einer Kontiunitätsgleichung deren Wachstum beschrieben werden. Zahl und Größe der Kristalle bestimmen den Reaktionsablauf. Das sich dabei ausbildende Diffusionspotential wird erstmals bei der Bestimmung des Elektrodenpotentials während des Lade- und Entladeprozesses vollständig berücksichtigt.