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Modellierung für die Suche nach neuen aktiven Materialien für Redox-Flow-Batterien

SONAR

Auf einen Blick

Beschreibung

Im Rahmen des Projekts SONAR wird das simulationsbasierte Screening elektroaktiver Materialien für wässrige und nichtwässrige organische Redox-Flow-Batterien (RFBs) entwickelt. Es wird ein Multiskalen-Modellierungsparadigma übernehmen, bei dem Simulationsmethoden auf verschiedenen physikalischen Skalen durch die Kombination von physik- und datenbasierter Modellierung weiter entwickelt und verknüpft werden. Konkurrierende Energiespeichertechnologien sind nur dann vergleichbar, wenn man die nivellierten Speicherkosten (LCOS) als globale Metrik verwendet und dabei die komplexen Zusammenhänge zwischen Faktoren wie CAPEX, Lebensdauer und Leistung berücksichtigt. SONAR wird daher einen Screening-Rahmen zur Bestimmung von LCOS entwickeln, beginnend mit der automatischen Generierung von Kandidatenstrukturen für das elektroaktive Material, dann iterativ durch molekulare, elektrochemische Grenzflächen-, poröse Elektroden-, Zell-, Stack-, System- und technisch-ökonomische Modelle. Für das iterative Durchlaufen der verschiedenen Skalen werden Ausschlusskriterien wie Löslichkeit, Standardpotentiale und Kinetik definiert und die Ergebnisse für einzelne Kandidaten in einer Datenbank zur weiteren Verarbeitung gespeichert. Um den Durchsatz des Screenings zu erhöhen, wird SONAR fortgeschrittene Datenintegrations-, Analyse- und maschinelle Lerntechniken nutzen und dabei auf die wachsende Datenmenge zurückgreifen, die während des Projekts produziert wird. Die Modelle werden z.B. durch Vergleich mit Messungen von Redoxpotentialen für bekannte Chemikalien oder mit Messdaten von RFB-Halbzellen und laborgroßen Testzellen validiert.