AT527912B1 - Verfahren zum Betreiben einer Redox-Durchflussbatterie - Google Patents

Abstract

Um eine Redox-Durchflussbatterie (1) mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad betrieben zu können ist vorgesehen, die positive Durchflussmenge (M+) des positiven Elektrolyten (15a) und/oder die negative Durchflussmenge (M-) des negativen Elektrolyten (15b) im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) in Abhängigkeit von einem aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rstack) des zumindest einen Zellstacks (10) zu verändern, um den Unterschied zwischen dem aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rstack) des zumindest einen Zellstacks (10) und einem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropt) zu verkleinern.

Description

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Beschreibung

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER REDOX-DURCHFLUSSBATTERIE

[0001] Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Redox-Durchflussbatterie mit zumindest einem Zellstack bestehend aus einer Mehrzahl an Einzelzellen, wobei jede Einzelzelle eine positive Halbzelle mit einer positiven Elektrode und eine negative Halbzeller mit einer negativen Elektrode umfasst, wobei die positive Halbzelle im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie von einem positiven Elektrolyten durchströmt wird und die negative Halbzelle im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie von einem negativen Elektrolyten durchströmt wird, wobei der positive Elektrolyt von einer positiven Elektrolytpumpe mit einer positiven Durchflussmenge durch die positive Halbzellen umgewälzt wird und der negative Elektrolyt von einer negativen ElektroIlytpumpe mit einer negativen Durchflussmenge durch die negativen Halbzellen umgewälzt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Redox-Durchflussbatterie, die gemäß diesem Verfahren betrieben wird.

[0002] Eine Redox-Durchflussbatterie ist ein elektrochemischer Energiespeicher zur Energiespeicherung auf elektrochemischer Basis und besteht üblicherweise aus Aufbewahrungstanks zur Speicherung positiver und negativer Elektrolyten, sowie Pumpen und Leitungen zur Umwälzung der Elektrolyten durch einen oder mehrere Zellstacks, welche eine Anzahl von Einzelzellen aufweisen. Die Einzelzellen des Zellstacks werden jeweils durch eine positive Halbzelle und eine negative Halbzelle gebildet, die nebeneinanderliegend angeordnet sind, wobei die positive und negative Halbzelle einer Einzelzelle durch eine semipermeable Membran, typischerweise eine lonenaustauschermembran, voneinander getrennt sind. Die semipermeable Membran ist beispielsweise eine Kation- und/oder Anion-Austauschmembran, z.B. auf Basis von sulfoniertem Tetrafluorethylen-Polymer (PTFE). Die positive Halbzelle enthält eine in einem Rahmen befindliche positive Elektrode, die vom positiven Elektrolyten durchströmt wird. Die negative Halbzelle enthält eine in einem Rahmen befindliche negative Elektrode, die vom negativen Elektrolyten durchströmt wird. Der positive Elektrolyt und negative Elektrolyt werden getrennt voneinander durch die Halbzellen umgewälzt. Die positiven und negativen Elektroden sind meist als poröse Filze aus Graphit gefertigt, die vom Elektrolyten durchströmt werden können. Zwischen einzelnen benachbarten Einzelzellen des Zellstacks sind Elektrodenplatten, beispielsweise Bipolarplatten, als Stromsammler angeordnet, welche meist aus einem Verbundmaterial aus Kohlenstoff und Kunststoff gefertigt werden. Auf den axialen Außenseiten der axial außen liegenden Einzelzellen des Zellstacks befinden sich an den Elektrodenplatten Stromabnehmer, über die ein elektrischer Kontakt nach außen geführt wird, um eine elektrische Spannung über den gesamten Zellstack abgreifen zu können (Entladen der Redox-Durchflussbatterie) oder um eine elektrische Spannung an den Zellstack anlegen zu können (Laden der Redox-Durchflussbatterie). Der Zellstack wird auf den axialen Außenseiten jeweils von einer Endplatte abgeschlossen, durch welche der Zellstack zusammengehalten wird.

[0003] Ein Elektrolyt einer Redox-Durchflussbatterie ist eine Flüssigkeit und umfasst im Wesentlichen ein elektrochemisches Redoxpaar bestehend aus einem ersten Redoxelement und einem zweiten Redoxelement jeweils in Form eines redoxaktiven Elements oder lons bzw. Kombinationen von redoxaktiven Elementen und/oder lonen mit unterschiedlichen elektrischen Ladungen (Oxidationszahlen). Es gibt eine Vielzahl an redoxaktiven Elementen oder lonen bzw. Kombinationen von redoxaktiven Elementen und/oder lonen, welche in einer Redox-Durchflussbatterie als Redoxpaare eingesetzt werden können. Die Redoxelemente eines Redoxpaares sind üblicherweise in der Elektrolytflüssigkeit gelöst. Die Elektrolytflüssigkeit ist üblicherweise eine wässrige Säure, wie beispielsweise wässrige Schwefelsäure. Es sind Redox-Durchflussbatterien mit unterschiedlichsten Kombinationen von Redoxpaaren bekannt. Einige nicht abschließende Beispiele von bekannten Kombinationen von Redoxpaaren sind V?/V®* vs. V*/V> (bei einer Vanadium Redox-Durchflussbatterie), V?/V° vs. Br/CIBr2, Brz/ Br vs. S/S?, Br/Br2 vs. Zn?*/Zn, Ce*/Ce®* vs. V?/VS, Fe*/Fe?* vs. Bra/Br, Fe*/Fe?* vs. Cr*/Cr?*, Mn?/Mn®* vs. Bra/Br, Fe*/Fe?* vs. Ti?/Ti* und andere. Die Redoxelemente können im Elektrolyten in unterschiedlichen chemischen Verbindungen enthalten sein, beispielsweise in Form von Sulfaten, wie Vanadiumsulfat,

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oder Chloriden, wie Vanadiumchlorid. Die vanadiumbasierte Redox-Durchflussbatterie hat hierbei die größte Verbreitung, weshalb im Weiteren, aber ohne Einschränkung der Allgemeinheit, hauptsächlich auf die Vanadium Redox-Durchflussbatterie eingegangen wird.

[0004] Bei einer Vanadium-basierten Redox-Durchflussbatterie besteht der positive Elektrolyt im geladenen Zustand aus einem Redoxpaar in Form von Vanadium mit der Oxidationszahl +4 (auch als VY oder V* bezeichnet) und Vanadium mit der Oxidationszahl +5 (auch als VY oder V** bezeichnet). Der negative Elektrolyt besteht im geladenen Zustand aus einem Redoxpaar in Form von Vanadium mit der Oxidationszahl +2 (auch als V'' oder V?* bezeichnet) und aus Vanadium mit der Oxidationszahl +3 (auch als V'' oder V* bezeichnet) - womit der negative Elektrolyt ein negativeres elektrochemisches Potential als der positive Elektrolyt hat.

[0005] Beim Betrieb einer Redox-Durchflussbatterie wird elektrische Energie an einen Verbraucher abgegeben oder von einer Energiequelle aufgenommen. Im Beispiel einer auf Vanadium basierenden Redox-Durchflussbatterie läuft folgende bekannte chemische Reaktion (Redoxreaktion) während des Ladens / Entladens in einer Einzelzelle der Redox-Durchflussbatterie ab:

v>+ + Vv2+ An yAa+ + Vv3+

[0006] Während des Ladevorgangs wird die ablaufende Reaktion mit Hilfe einer externen Stromquelle bzw. Spannungsquelle, durch die eine elektrische Spannung an eine Einzelzelle (oder den gesamten Zellstack) angelegt wird, bewirkt.

[0007] Dieser Aufbau und Funktion einer Redox-Durchflussbatterie ist hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der WO 2018/087220 A1 oder der WO 2014/131702 A1.

[0008] Für den Betrieb der Redox-Durchflussbatterie müssen die Elektrolyten durch den Zellstack umgewälzt werden. Hierfür werden Elektrolytpumpen benötigt, die für den Betrieb Energie benötigen. Der Eigenenergiebedarf der Elektrolytpumpen reduziert den Wirkungsgrad der RedoxDurchflussbatterie. Im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie darf die umgewälzte Durchflussmenge an Elektrolyten nicht zu klein werden, weil es dann zu Verarmungserscheinungen an Redoxelementen in den Einzelzellen kommen kann, was die Effizienz des Zellstacks und den Wirkungsgrad der Redox-Durchflussbatterie reduzieren kann. Im schlimmsten Fall kann es bei Verarmung an Redoxelementen auch zu Schädigungen an den Einzelzellen kommen. Auf der anderen Seite soll die Durchflussmenge an Elektrolyten nicht größer als notwendig sein, weil dann durch den erhöhten Eigenenergiebedarf zur Umwälzung der Elektrolyten der Wirkungsgrad sinkt.

[0009] Es ist folglich eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem der Wirkungsgrad der Redox-Durchflussbatterie auf einem möglichst hohen Wert gehalten werden kann.

[0010] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die positive Durchflussmenge und/oder die negative Durchflussmenge im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie in Abhängigkeit von einem aktuellen elektrischen Stackwiderstand des zumindest einen Zellstacks verändert wird, um den aktuellen elektrischen Stackwiderstand auf einen vorgegebenen optimalen Stackwiderstand zu ändern.

[0011] Es wurde erkannt, dass der Zusammenhang zwischen Durchflussmenge an Elektrolyten und dem Stackwiderstand zur Steuerung der Durchflussmenge an Elektrolyten genutzt werden kann. Wird der Stackwiderstand auf einen optimalen Stackwiderstand gehalten, kann sichergestellt werden, dass weder zu wenig Elektrolyt umgewälzt wird, noch zu viel Elektrolyt umgewälzt wird. Damit kann der Wirkungsgrad der Redox-Durchflussbatterie im vorgesehenen Betriebsbereich auf einen möglichst hohen Wert gehalten werden.

[0012] Für eine Redox-Durchflussbatterie ist es vorteilhaft, wenn die positive Elektrolytpumpe und die negative Elektrolytpumpe eine Mehrzahl von Zellstacks mit dem positiven Elektrolyten und dem negativen Elektrolyten versorgt. Um trotzdem die Durchflussmenge an Elektrolyten bestmöglich einstellen zu können, ist vorgesehen, dass der aktuelle Stackwiderstand jedes der Zellstacks ermittelt wird und aus den ermittelten aktuellen Stackwiderständen der Zellstacks ein repräsentativer Stackwiderstand gebildet wird, vorzugsweise als Medianwert oder als Mittelwert

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der ermittelten Stackwiderstände der Zellstacks, und der repräsentative Stackwiderstand als aktueller Stackwiderstand für die Veränderung der positiven Durchflussmenge und/oder der negativen Durchflussmenge verwendet wird. Es werden damit die Stackwiderstände aller Zellstack im selben Elektrolytkreislauf bestmöglich an den optimalen Stackwiderstand angenähert. Durch die Verwendung des Mittelwertes oder des Medianwertes werden Ausreißer unten den Zellstacks nicht überrepräsentiert.

[0013] In Abhängigkeit der Batteriechemie (Redoxelemente, Elektrolyt) kann es vorteilhaft sein, die positive Durchflussmenge und/oder die negative Durchflussmenge zu vergrößern, wenn der aktuelle Stackwiderstand größer dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand ist und die positive Durchflussmenge und/oder die negative Durchflussmenge verkleinert wird, wenn der aktuelle Stackwiderstand kleiner dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand ist. Das ist insbesondere bei einer Vanadium Redox-Durchflussbatterie vorteilhaft. Bei anderer Batteriechemie könnte es aber auch umgekehrt sein.

[0014] Der aktuelle Stackwiderstand eines Zellstacks lässt sich einfach aus einer bekannten Stackspannung und einem bekannten Stackstrom ermitteln. Die Stackspannung und der Stackstrom wird im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie ohnehin für den Betrieb der Redox- Durchflussbatterie ermittelt werden und wird bekannt sein.

[0015] Um den Stackwiderstand anzupassen ist es vorteilhaft, eine Abweichung als Funktion aus dem Stackwiderstand und dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand zu ermitteln. Aus der ermittelten Abweichung kann dann in einfacher Weise ein Korrekturfaktor ermittelt werden, mit dem ein Steuerparameter für die Ansteuerung der Elektrolytpumpen verändert wird, um die positive Durchflussmenge und/oder die negative Durchflussmenge zu ändern. Damit hat man eine einfache Weise, um den Durchfluss in Abhängigkeit vom Stackwiderstand zu verändern.

[0016] Wenn aus dem Stackwiderstand und einem zeitlich vorher bestimmten Stackwiderstand eine Änderung des Stackwiderstandes ermittelt wird, kann die ermittelte Änderung des Stackwiderstandes bei der Ermittlung des Korrekturfaktors berücksichtigt werden. Damit kann beispielsweise geprüft werden, ob eine Änderung der Durchflussmenge im aktuellen Betriebszustand der Redox-Durchflussbatterie sinnvoll ist.

[0017] Besonders vorteilhaft wird im vorgegebenen optimalen Stackwiderstand eine Alterung der Redox-Durchflussbatterie berücksichtigt. Damit können Alterungsfaktoren bei der Steuerung der Elektrolytpumpen berücksichtigt und die Durchflussmenge kann auch in Abhängigkeit von einem Alterungszustand angepasst werden. Nachdem eine Redox-Durchflussbatterie einen langjährigen Betrieb ermöglicht, kann Alterung die Effizienz der Redox-Durchflussbatterie beeinträchtigen. Durch die Berücksichtigung der Alterung im optimalen Stackwiderstand, kann der Einfluss der Alterung auf die Effizienz klein gehalten werden.

[0018] In einer einfachen Implementierung wird für die Redox-Durchflussbatterie eine Widerstandskennlinie verwendet, die den anfänglichen Stackwiderstand der Redox-Durchflussbatterie in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebszustand der Redox-Durchflussbatterie charakterisierenden Betriebsparameter der Redox-Durchflussbatterie als optimalen Stackwiderstand abbildet. Im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie wird dann der optimale Stackwiderstand in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand aus der Widerstandskennlinie ermittelt.

[0019] Die Alterung kann mit der Widerstandskennlinie berücksichtigt werden, indem der aus der Widerstandskennlinie ermittelte optimale Stackwiderstand durch einen Alterungsfaktor der Redox-Durchflussbatterie verändert wird und der veränderte optimale Stackwiderstand als vorgegebener optimaler Stackwiderstand verwendet wird.

[0020] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

[0021] Fig. 1 das grundlegende Funktionsprinzip einer Redox-Durchflussbatterie, [0022] Fig.2 eine Redox-Durchflussbatterie mit einem Zellstack,

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[0023] Fig.3 einen Aufbau eines Zellstacks einer Redox-Durchflussbatterie,

[0024] Fig.4 eine Redox-Durchflussbatterie mit mehreren Zellstrings bestehend aus mehreren Zellstacks,

[0025] Fig.5 eine Widerstandskennlinie der Redox-Durchflussbatterie,

[0026] Fig.6 eine Änderung der Durchflussmenge an Elektrolyten beim Laden und Entladen einer Redox-Durchflussbatterie und

[0027] Fig.7 die Änderung des Stackwiderstands bei Berücksichtigung der Alterung der Redox-Durchflussbatterie.

[0028] Im nachfolgenden wird zum besseren Verständnis der Erfindung der Aufbau und die Funktionsweise einer Redox-Durchflussbatterie 1 mit Bezugnahme auf die Fig.1 bis Fig.4 kurz erläutert.

[0029] Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Redox-Durchflussbatterie 1 anhand einer Einzelzelle 2 eines Zellstacks 10, um das hinlänglich bekannte Funktionsprinzip einer RedoxDurchflussbatterie 1 zu erläutern. Zur besseren Erklärung und Darstellung wird in Fig.1 nur eine Einzelzelle 2 eines Zellstacks 10 einer Redox-Durchflussbatterie 1 gezeigt, wobei ein Zellstack 10 in der Regel eine Vielzahl von Einzelzellen 2 aufweisen wird, die im Zellstack 10 nebeneinander angeordnet sind.

[0030] Eine Einzelzelle 2 besteht aus zwei Halbzellen 2a, 2b, die einen positiven Reaktionsraum 3a und einen negativen Reaktionsraum 3b ausbilden, wobei die beiden Halbzellen 2a, 2b bzw. der positive Reaktionsraum 3a und der negative Reaktionsraum 3b durch eine semipermeable, insbesondere ionenselektive, Membran 4 getrennt sind. Die Reaktionsräume 3a, 3b werden beispielsweise In Ausnehmungen 6a, 6b von Rahmen ba, 5b ausgebildet. In den Rahmen 6a, 6b bzw. In den Reaktionsräumen 3a, 3b bzw. in den Ausnehmungen 6a, 6b ist jeweils eine Zellelektrode 7a, 7b angeordnet, die in Kontakt mit dem jeweiligen in der Halbzelle 2a, 2b befindlichen Elektrolyten 15a, 15b ist. Die Ausnehmungen 6a, 6b und gegebenenfalls die darin angeordneten Zellelektroden 7a, 7b einer Einzelzelle 2 werden von Elektrolyten 15a, 15b mit unterschiedlicher elektrischer Ladung (positiver und negativer Elektrolyt) durchströmt. In jedem der Elektrolyten 15a, 15b ist ein Redoxpaar mit bestimmten, zeitlich veränderlichen Konzentrationen (abhängig vom Ladezustand) an Redoxelementen enthalten. Die semipermeable, insbesondere ionenselektive, Membran 4 kann beispielsweise aus mit Sulfonaten modifizierten Polytetrafluorethen (PTFE), mit Handelsnamen Nafion 7, ausgestaltet sein und ermöglicht lonen einen Ladungsausgleich zwischen positivem Reaktionsraum 3a und negativem Reaktionsraum 3b (bzw. zwischen den darin enthaltenen Elektrolyten 15a, 15b). An einem Zellstack 10 einer Redox-Durchflussbatterie 1 sind auch Stromanschlüsse 11, 12 vorgesehen, um eine am Zellstack 10 anliegende elektrische Zellstackspannung Vz über einen Verbraucher 14 abzugreifen (Entladen der Redox-Durchflussbatterie 1) oder um an den Zellstack 10 eine elektrische Zellstackspannung Vz anzulegen (Laden der Redox-Durchflussbatterie 1).

[0031] Ein elektrischer Verbraucher 14 kann jegliche Form aufweisen. Auf Basis des Bedarfs an elektrischer Spannung, Strom oder Leistung des elektrischen Verbrauchers 14 kann ein Zellstack 10 in einer Redox-Durchflussbatterie 1 ausgebildet sein, um die nötige elektrische Spannung und/oder den nötigen elektrischen Strom bereitzustellen. Oftmals werden Redox- Durchflussbatterien 1 als stationäre Energiespeicher eingesetzt, um beispielsweise als Notstromsysteme für Industrieanlagen, Speichersysteme für erneuerbare Energie (Photovoltaik, Windkraft) und Ähnlichem zu dienen. Folglich kann der Fachmann je nach Anwendungsfall einen Zellstack 10, oder auch einen parallele und/oder serielle Verschaltung mehrerer Zellstacks oder von Zellstrings bestehend aus mehreren Zellstacks, und Redoxpaare in einer Redox-Durchflussbatterie 1 auslegen oder auswählen.

[0032] Die Elektrolyten 15a, 15b sind in Aufbewahrungstanks 13a, 13b gelagert und werden von dort mittels Elektrolytpumpen 9a, 9b durch den Zellstack 10, konkret jeweils durch eine Halbzelle 2a, 2b einer Einzelzelle 2 des Zellstacks 10, umgewälzt. Hierfür sind auch pro Elektrolyt 15a, 15b eine Zuführleitung 16a, 16b und eine Abführleitung 17a, 17b vorgesehen, die über Elektrolytan-

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schlüsse 22a, 22b, 23a, 23b mit zugehörigen Elektrolytkanälen 18a, 18b, 19a, 19b (siehe Fig.3) im Zellstack 10 verbunden sind.

[0033] In einem Zellstack 10 mit mehreren nebeneinander angeordneten Einzelzellen 2 ist zwischen zwei benachbarten Einzelzellen 2 jeweils eine Elektrodenplatte 8, wie eine Bipolarplatte, angeordnet (Fig.3). An den äußeren Enden des Zellstacks 10 kann jeweils ein Stromanschluss 11, 12 an den äußeren Elektrodenplatten 8 oder an den äußeren Halbzellen 2a, 2b (bzw. Zellelektroden 7a, 7b) des Zellstacks 10 anliegen, der von außen elektrisch kontaktiert werden kann.

[0034] Der typische Aufbau eines Zellstacks 10 einer Redox-Durchflussbatterie 1 wird mit Bezugnahme auf Figs.2 und Fig.3 näher erläutert.

[0035] Ein Zellstack 10 einer Redox-Durchflussbatterie 1 umfasst zumindest eine Einzelzelle 2, in der Regel eine Mehrzahl von Einzelzellen 2, die wiederum jeweils aus zwei Rahmen ba, 5b von Halbzellen 2a, 2b gebildet werden. Ein Rahmen 5a, 5b ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie ein Elastomer, wie z.B. ein polyolefinisch thermoplastisches Elastomer (TPE oder TPO), wie z.B. Santoprene®, oder ein thermoplastisches Vulkanat (TPV), gefertigt, insbesondere in einem Spritzgießverfahren. In Stackrichtung R (in Richtung in der die Einzelzellen 2a, 2b nebeneinander angeordnet sind) zwischen zwei Rahmen 5a, 5b einer Einzelzelle 2 ist im Zellstack 10 jeweils eine semipermeable Membran 4, typischerweise eine lon-Austauschmembran (entweder Kation- oder Anion-Austauschmembran, z.B. Nafion®) angeordnet. Die Membran 4 trennt die Reaktionsräume 3a, 3b, Ausnehmungen 6a, 6b der Halbzellen 2a, 2b einer Einzelzelle 2, die darin angeordneten Zellelektroden 7a, 7b und die darin befindlichen Elektrolytflüssigkeiten 15a, 15b. Zwischen zwei in Stackrichtung R benachbarten Einzelzellen 2 ist im Zellstack 10 jeweils eine Elektrodenplatte 8, z.B. eine bipolare Platte, angeordnet. Die Elektrodenplatte 8 ist, wie in Fig.3 dargestellt, in einander zugewandten Vertiefungen 32 in den Rahmen 5a, 5b eingelegt. Die Rahmen 5a, 5b haben zentrale, in Stackrichtung R durchgehende Ausnehmungen 6a, 6b, die jeweils einen Reaktionsraum 3a, 3b ausbilden und in denen jeweils Zellelektroden 7a, 7b, z.B. Matten aus Karbonfasern, angeordnet sind, wie in Fig.3 dargestellt.

[0036] Durch die Ausnehmungen 6a, 6b in den Rahmen 5a, 5b werden die elektrisch unterschiedlich geladene Elektrolyten 15a, 15b durch die Einzelzellen 2 gepumpt, wobei die Zellelektrode 7a, 7b jeder Halbzelle 2a, 2b einer Einzelzelle 2 von einem Elektrolyt 15a,15b mit unterschiedlicher elektrischer Ladung durchströmt wird. Die Elektrolyten 15a,15b werden von außen über ElektroIlytanschlüsse 22a, 22b, 23a, 23b zugeführt und abgeführt und werden dann intern über ein in den Rahmen 5a, 5b vorgesehenes Elektrolytkanalsystem mit Elektrolytkanälen 18a, 18b, 19a, 19b verteilt. Die Elektrolytanschlüsse 22a, 22b, 23a, 23b sind beispielsweise an einer Endplatte 24 des Zellstacks 10 vorgesehen, wie in Fig.3 dargestellt, wobei auch andere Anordnungen der Elektrolytanschlüsse 22a, 22b, 23a, 23b, beispielsweise an einen Endrahmen 20, möglich sind.

[0037] Der Zellstack 10 kann in Stackrichtung R an den beiden axialen Enden durch jeweils einen Endrahmen 20 abgeschlossen sein. Im Endrahmen 20, z.B. in einer Ausnehmung an einer Stirnseite des Endrahmens 20, ist ein elektrisch leitender Stromabnehmer 21 angeordnet, der mit einem nach außen geführten elektrischen Stromanschluss 11, 12 verbunden ist. Der Stromabnehmer 21 liegt in der dargestellten Ausführung an der letzten Elektrodenplatte 8 der letzten Einzelzelle 2 an, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Der Stromabnehmer 21 oder ein Stromanschluss 11, 12 könnte aber auch anders ausgeführt sein. Ebenso könnte im Zellstack 10 der Endrahmen 20 entfallen.

[0038] Der Zellstack 10 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen zwei starren Endplatten 24 angeordnet und durch Spannmittel 25 zusammengepresst. Die Spannmittel 25 sind beispielsweise mit durchreichenden Bolzen 26, Muttern 27, Beilagscheiben 28 und Federn 29 ausgeführt, wie in Fig.2 dargestellt. Der Zellstack 10 kann aber auch auf andere Weise zusammengehalten sein, insbesondere kann das Spannmittel 25 anders ausgeführt sein. Die beiden Endplatten 24 können auch zwischen zwei Druckplatten 30 angeordnet sein, die durch das Spannmittel 25 zusammengedrückt werden, wie in Fig.2 dargestellt. Um ein Setzen der Rahmen 5a, 5b durch den Anpressdruck des Spannmittels 25 zu verhindern, kann zwischen den Endplatten 24 auch ein Abstandshalter 31 vorgesehen sein.

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[0039] Die gegenständliche Erfindung ist aber nicht auf eine bestimmte Ausführung einer Halbzelle 2a, 2b, einer Einzelzelle 2, eines Zellstacks 10 oder der Redox-Durchflussbatterie 1 beschränkt. Ebenso wenig ist die Erfindung auf einen bestimmten Elektrolyten 15a, 15b oder auf bestimmte Redoxelemente in den Elektrolyten 15a, 15b beschränkt. Die obigen Ausführungen zu einer Redox-Durchflussbatterie 1 dienen lediglich dem Verständnis der Erfindung.

[0040] Aus der obigen Beschreibung und dem grundlegenden Funktionsprinzip ist auch offensichtlich, dass es einen positiven Elektrolyten 15a und einen negativen Elektrolyten 15b gibt, genauso damit zusammenhängend eine positive Halbzelle 2a und eine negative Halbzelle 2b einer Einzelzelle 2 eines Zellstacks 10 und eine positive Elektrolytitpumpe 9a und eine negative Elektrolytpumpe 9b.

[0041] Eine Redox-Durchflussbatterie 1 kann auch mehrere Zellstacks 10 umfassen, wie anhand von Fig.4 erläutert wird. In der Ausführung nach Fig.4 sind zwei Zellstrings 40 vorgesehen, wobei jeder Zellstring 40 eine Mehrzahl von Zellstacks 10, beispielsweise wie oben beschrieben, umfasst. Die Zellstacks 10 in einem Zellstring 40 können über die Stromanschlüsse 11, 12 der Zellstacks 10 elektrisch in Serie verschaltet sein (in Fig.4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt). Es ist aber auch eine andere elektrische Verschaltung der Zellstacks 10 in einem Zellstring 40, wie eine Parallelschaltung oder eine Mischung aus Serien- und Parallelschaltung, möglich. Die Zellstrings 40 sind in der Ausführung der Fig.4 elektrisch parallel geschaltet (in Fig.4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt). Es ist aber auch eine andere elektrische Verschaltung der Zellstrings 40, wie eine Parallelschaltung oder eine Mischung aus Serien- und Parallelischaltung, möglich. Eine derartige elektrische Verschaltung von Zellstrings 40 kann auch als Einzelbatterie 41 bezeichnet werden. Eine Redox-Durchflussbatterie 1 kann mehrere solcher Einzelbatterien 41 umfassen, wobei die Einzelbatterien 41 wiederum durch eine Serien- oder Parallelschaltung oder eine Mischung aus einer Serien- und Parallelschaltung elektrisch miteinander verschaltet sein können. Damit kann eine Redox-Durchflussbatterie 1 mit der gewünschten elektrischen Ausgangsspannung und der gewünschten elektrischen Leistung realisiert werden.

[0042] Jeder Zellstack 10 wird mit einem positiven Elektrolyten 15a und einem negativen Elektrolyten 15b versorgt. Hierfür ist ein Aufbewahrungstank 13a für den positiven Elektrolyten 15a und ein Aufbewahrungstanks 13b für den negativen Elektrolyten 15b vorgesehen. Der positive Elektrolyt 15a wird durch eine positive Elektrolytpumpe 9a umgewälzt und der negative Elektrolyt 15b durch eine negative Elektrolytpumpe 9b.

[0043] Im Falle mehrerer Einzelbatterien 41 kann für jede Einzelbatterie 41 ein Aufbewahrungstank 13a für den positiven Elektrolyten 15a und ein Aufbewahrungstanks 13b für den negativen Elektrolyten 15b, sowie eine positive Elektrolyitpumpe 9a und eine negative Elektrolytpumpe 9b vorgesehen sein. Damit wären die Einzelbatterien 41 zwar elektrisch miteinander verbunden, wären aber mit getrennten Elektrolytkreisläufen ausgeführt. Die gegenständliche Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolytkreislauf, der zumindest einen Zellstack 10 umfasst, in der Regel mehrere Zellstacks 10, die auch zu mehreren Zellstrings 40 verbunden sein können.

[0044] In der Minimalkonfiguration umfasst die Redox-Durchflussbatterie 1 zumindest einen Zellstack 10 bestehend aus einer Mehrzahl an Einzelzellen 2, wobei jede Einzelzelle 2 eine positive Halbzelle 2a mit einer positiven Zellelektrode 7a und eine negative Halbzelle 2b mit einer negativen Zellelektrode 7b umfasst, wobei die positive Halbzelle 2a im Betrieb der Redox- Durchflussbatterie 1 vom positiven Elektrolyten 15a durchströmt wird und die negative Halbzelle 2b im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 vom negativen Elektrolyten 15b durchströmt wird.

[0045] Für einen bestimmten elektrischen Strom im Zellstack 10 bedarf es einer bestimmte Durchflussmenge M an Elektrolyten 15a, 15b durch den Zellstack 10. Die Durchflussmenge M+ des positiven Elektrolyten 15a und die Durchflussmenge M- des negativen Elektrolyten 15b wird durch die zugeordnete positive Elektrolytpumpe 9a und die negative Elektrolytpumpe 9b eingestellt. Ein Betrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 mit maximaler Durchflussmenge würde in jedem Betriebspunkt maximalen Strom ermöglichen und wäre grundsätzlich denkbar, würde aber den Batteriebetrieb ineffizient machen, weil in vielen Betriebspunkten der Redox-Durchflussbatterie 1 nicht der maximale Strom und auch nicht der maximale Durchfluss benötigt wird, sondern in Ab-

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hängigkeit von der aktuell einzustellenden elektrischen Leistung nur ein geringerer elektrischer Strom. Es würde damit mehr Elektrolyt 15a, 15b6 umgewälzt, als für den Betrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 an sich erforderlich wäre. Der Eigenenergiebedarf für den Betrieb der Elektrolytpumpen 9a, 9b würde daher den Wirkungsgrad der Redox-Durchflussbatterie 1 reduzieren. Messungen an Redox-Durchflussbatterien 1 haben andererseits gezeigt, dass sich die Leistungsfähigkeit von Zellstacks 10 mit unzureichendem Durchfluss an Elektrolyten 15a, 15b verschlechtert. Es hat sich auch herausgestellt, dass bei zu geringem Durchfluss irreparable Schäden am Zellstack 10, durch die Zerstörung einzelner Einzelzellen 2 des Zellstacks 10, eintreten können. Der Grund hierfür liegt beispielsweise darin, dass bei unzureichender Durchflussmenge M die elektrochemisch umsetzbaren Redoxelemente in den Einzelzellen 2 schneller verbraucht als geliefert werden und es damit zu Verarmungserscheinungen an Redoxelementen kommt. Dadurch kann der elektrische Widerstand und die erzeugte Abwärme steigen und es kommt nur noch zur Wasserstoffentwicklung an der negativer Halbzelle 2a, während das Elektrodenmaterial in der negativen Halbzelle 2a aufoxidiert wird und beschädigt wird. Abgesehen davon hat sich herausgestellt, dass sich die mindestens benötigte Durchflussmenge M+, M- mit der Alterung des Zellstacks 10 der Redox-Durchflussbatterie 1 ändert. Insbesondere wurde festgestellt, dass sich die Effizienz der Zellstacks 10 einer Redox-Durchflussbatterie 1 mit zunehmender Alterung verschlechtert und höhere Durchflussmengen M+, M- benötigt werden.

[0046] Wenn die Redox-Durchflussbatterie 1 nicht mit maximalem oder zu hohem Durchfluss an Elektrolyten 15a, 15b betrieben werden soll, bedarf es somit einer Steuereinheit 60 (Fig.4), die die Durchflussmenge M+, M- der Elektrolyten 15a, 15b so steuert, dass einerseits der Wirkungsgrad der Redox-Durchflussbatterie 1 durch erhöhten Eigenenergiebedarf der Elektrolytpumpen 9a, 9b nicht reduziert wird und andererseits die Durchflussmenge M+, M- auch nicht zu nieder wird, um Schäden am Zellstack 10 zu riskieren. Die Steuereinheit 60 soll dabei vorzugsweise auch Alterungseffekte berücksichtigen.

[0047] Es wurde anhand von Messungen und Untersuchungen an Redox-Durchflussbatterien 1 festgestellt, dass sich der Stackwiderstand Rsacex für eine Regelung der Durchflussmenge M+, Man Elektrolyten 15a, 15b eignet, weil erkannt wurde, dass der Stackwiderstand Rstsack von der Durchflussmenge M+, M- an Elektrolyten 15a, 15b abhängt.

[0048] Erfindungsgemäß ist daher eine Steuereinheit 60 vorgesehen, die vorgesehen ist, die positive Durchflussmenge M+ des durch die positive Elektrolytpumpe 9a durch die Zellstacks 10 umgewälzten positiven Elektrolyten und/oder die negative Durchflussmenge M- des durch die negative Elektrolytpumpe 9b durch die Zellstacks 10 umgewälzten negativen Elektrolyten 15b in Abhängigkeit von einem aktuellen elektrischen Stackwiderstand Rsac« des zumindest einen Zellstacks 10 der Redox-Durchflussbatterie 1 zu verändern, um den Unterschied zwischen einem aktuellen elektrischen Stackwiderstand Rstae«k und einem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand Ropı ZU verkleinern, vorzugsweise um den aktuellen elektrischen Stackwiderstand Rstack auf den vorgegebenen optimalen Stackwiderstand Rop: zu ändern. Der optimale Stackwiderstand Ropt stellt dabei sicher, dass der Zellstack 10 mit einer Durchflussmenge M+, M- betrieben wird, die weder zu hoch, noch zu nieder ist. Durch den optimalen Stackwiderstand Rop: werden dabei vorzugsweise auch Alterungseffekte des Zellstacks 10 berücksichtigt.

[0049] Der Stackwiderstand Rstacx ist der elektrische Widerstand eines Zellstacks 10 und setzt sich im Wesentlichen aus den elektrischen Widerständen der Zellelektroden 7a, 7b, der semipermeablen Membranen 4 und den Elektrolyten 15a, 15b im Zellstack 10 zusammen.

[0050] Der Elektrodenanteil am Stackwiderstand Rstacx Setzt sich insbesondere aus dem Kontaktwiderstand zwischen den Elektrodenkomponenten, wie Stromabnehmern, Bipolarplatten, Zellelektroden, sowie dem Aufbau, dem Material und der Struktur der Zellelektroden 7a, 7b zusammen. Der Elektrodenanteil am Stackwiderstand Rsack kann sich über die Zeit verändern. Hierbei ist der Einfluss der Zellelektrode 7a, 7b am größten und kann sich mit der Zeit am meisten durch Alterung verändern. Der elektrische Widerstand einer Membran 4 kann im Betrieb der RedoxDurchflussbatterie 1 ebenso durch Alterungserscheinungen ansteigen, kann aber in einem vereinfachten Ansatz auch als konstant angesehen werden. Der elektrische Widerstand des Elektrolyten 15a, 15b ist wiederum abhängig von der stöchiometrisch verfügbaren Spezies der Redo-

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xelemente und von der Reaktionskinetik der Redoxreaktion, sprich abhängig vom Massentransfer, der bekannten Nernst-Gleichung, dem elektrischen Überpotential und dem Aktivierungsüberpotential, womit auch dieser Widerstandsanteil vom Betrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 abhängig ist. Im Grunde muss aber keine Veränderung des Stackwiderstands Rstacx aufgrund des Betriebs vorliegen, sondern es können fertigungsbedingte Unterschiede in den Komponenten des Zellstacks 10 alleine zu einer gewissen Varianz in individuellen Stackwiderständen Rstack führen.

[0051] Es hat sich gezeigt, dass der Stackwiderstand Rsack Maßgeblich von der Durchflussmenge M+, M- von Elektrolyt 15a, 15b beeinflusst wird. Eine hohe Durchflussmenge M+, M- reduziert den Stackwiderstand Rstacx Und erhöht den elektrischen Strom durch den Zellstack 10. Umgekehrt erhöht eine niedrige Durchflussmenge M+, M- den Stackwiderstand Rstack und reduziert den elektrischen Strom durch den Zellstack 10. Ein hoher Stackwiderstand Rstacr iSt damit ein Hinweis auf eine mögliche zu niedrige Durchflussmenge M+, M-. Damit ist es ein primäres Ziel der Erfindung, die Durchflussmenge M+, M- so zu steuern dass der Stackwiderstand Rstaex Nicht zu hoch wird.

[0052] Damit beeinflusst der Stackwiderstand Rstacx eines Zellstacks 10 aber auch die Leistungsfähigkeit eines Zellstrings 40 bestehend aus mehreren elektrisch in Serie geschalteten Zellstacks 10. Der Zellstack 10 mit dem höchsten Stackwiderstand Rsıacx bestimmt damit den möglichen elektrischen Strom im Zellstring 40 und limitiert damit die mögliche Lade- und Entladeleistung des Zellstrings 40 und der Redox-Durchflussbatterie 1. Wie bereits oben ausgeführt, soll die Durchflussmenge M+, M- aber auch nicht zu hoch werden, was den Stackwiderstand Rsıack reduzieren würde, weil damit aufgrund des Eigenenergiebedarfs der Elektrolytpumpe 9a, 9b der Wirkungsgrad der Redox-Durchflussbatterie 1 sinken würde.

[0053] Die nachfolgend beschriebene gegenständliche Erfindung stellt ein Verfahren bereit, um den Zellstack 10 mit einer möglichst optimalen Durchflussmenge M+, M- zu betreiben, also weder mit einer zu niedrigen Durchflussmenge M+, M-, noch mit einer zu hohen Durchflussmenge M+, M-.

[0054] Der aktuelle Stackwiderstand Rsack eines Zellstacks 10 kann mit dem Ohm’schen Gesetz aus der gemessenen aktuellen Stackspannung Vstack und dem gemessenen aktuellen Stackstrom

Istac ermittelt werden auUS Refack = N . Für jeden Zellstack 10 in einem Elektrolytkreislauf der

stack

Redox-Durchflussbatterie 1 kann damit zu jedem Zeitpunkt ein aktueller Stackwiderstand Rstack ermittelt werden. Im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 kann die Kenntnis der aktuellen Stackspannung Vstac« und des aktuellen Stackstrom Istacx, als grundlegende Parameter des Betriebs der Redox-Durchflussbatterie 1, vorausgesetzt werden.

[0055] Die gemessene Stackspannung Vstaex kann auch auf eine Referenzspannung bezogen werden, beispielsweise die Leerlaufspannung Vocv einer Einzelzelle 2, die die Differenz der elektrischen Potentiale der beiden Elektrolyten 15a, 15b angibt. Die obige Gleichung erweitern

sich dann auf Refack = Tasack — (ne) mit der Anzahl n an Einzelzellen 2 im Zellstack 10. Es

stack

könnte aber auch eine andere Referenzspannung verwendet werden.

[0056] Die Leerlaufspannung Vocv kann auch an der Redox-Durchflussbatterie 1 gemessenen werden, beispielsweise mit einer bekannten Messzelle 45 wie in Fig.4 dargestellt. Die Messzelle 45 ist wie eine Einzelzelle 2 des Zellstacks 10 aufgebaut und wird wie die Einzelzelle 2 von den Elektrolyten 15a, 15b durchströmt. Eine Spannungsmessung 46 zwischen den beiden Halbzellen der Messzelle 45 liefert dann die Leerlaufspannung Vocv.

[0057] Der optimale Stackwiderstand Ropt: kann aus einer bekannten Widerstandskennlinie 50 des Zellstacks 10 ermittelt werden. Der Stackwiderstand Rstaer ist nämlich nicht konstant über alle Betriebspunkte der Redox-Durchflussbatterie 1, sondern wird auch vom Betrieb der RedoxDurchflussbatterie 1 beeinflusst. Insbesondere ist der Stackwiderstand Rstacx abhängig vom Ladegrad SoC der Elektrolyten 15a, 15b des Zellstacks 10 und der Elektrolyttemperatur te. Die Widerstandskennlinie 50 ist eine empirisch ermittelte Kurve oder aus einem mathematischen Modell des Zellstacks 10 berechnete Kurve oder in einer Simulation der Redox-Durchflussbatterie 1 er-

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mittelte Kurve. Die Widerstandskennlinie 50 stellt den anfänglichen Zustand der Redox-Durchflussbatterie 1 dar, also den anfänglichen Stackwiderstand Rstack,opt,o, der beispielsweise nach Fertigung der Redox-Durchflussbatterie 1 bestimmt wird. Die Widerstandskennlinie 50 stellt den optimalen Zustand dar, also den Zustand wo keine oder zumindest nur vernachlässigbar wenige Verarmungserscheinungen an Redoxelementen in den Einzelzellen 2 des Zellstacks 10 auftreten, was in jedem Punkt der Widerstandskennlinie 50 durch einen bestimmten Durchfluss an ElektroIlyten 15a, 15b durch die Einzelzellen 2 sichergestellt ist. Die Widerstandskennlinie 50 gibt damit für jeden Ladegrad SoC und jede Elektrolyttemperatur tz den optimalen Stackwiderstand an.

[0058] Fig.5 zeigt beispielhaft eine solche Widerstandskennlinie 50. Darin ist der Stackwiderstand Rstack,opt,o für verschiedene Elektrolyttemperaturen t£ über den Ladegrad SoC aufgetragen. Es wäre aber auch möglich Stackwiderstand Rstack,opt,o für verschiedene Ladegrade SoC über der Elektrolyttemperatur t£ aufzutragen. Das ergibt eine Kurvenschar mit mehreren Kennlinien 51 für verschiedene Elektrolyttemperaturen tz bzw. Ladegrade SoC. Zwischen den Elektrolyttemperaturen tz bzw. Ladegraden SoC kann natürlich interpoliert werden. Die Widerstandskennlinie 50 könnte aber natürlich auch als dreidimensionales Kennfeld mit dem Stackwiderstand Rstack,opt,0 über der Elektrolyttemperaturen tz und dem Ladegrad SoC implementiert sein.

[0059] Die Widerstandskennlinie 50 kann in der Steuereinheit 60 als Tabelle gespeichert sein. Zwischen Tabelleneinträgen kann interpoliert werden. Die Widerstandskennlinie 50, bzw. die einzelnen Kennlinien 51, kann aber auch durch eine mathematische Funktion angenähert werden, indem die Funktion an die Widerstandskennlinie 50 bestmöglich angepasst wird. Solche Kurvenapproximationsverfahren sind hinlänglich bekannt. In diesem Fall muss nur die ermittelte mathematische Funktion, bzw. verschiedene mathematische Funktionen für verschiedene ElektroIyttemperaturen tz oder Ladegrade SoC, gespeichert werden.

[0060] Die Widerstandskennlinie 50 kann sich für den Lade- und Entladebetrieb der RedoxDurchflussbatterie 1 auch unterscheiden, weshalb es für den Lade- und Entladebetrieb auch unterschiedliche Widerstandskennlinien 50 geben kann. Es muss dann lediglich die für den aktuellen Betrieb zugehörige Widerstandskennlinie 50 verwendet werden.

[0061] Der Zusammenhang zwischen Ladegrad SoC, Elektrolyttemperatur tz und optimalen Stackwiderstand Ropı Muss aber nicht zwingend in Form einer Widerstandskennlinie 50 vorliegen. In verschiedenen Redox-Durchflussbatterien 1 kann der optimale Stackwiderstand Rop: auch von anderen oder zusätzlichen Betriebsparametern der Redox-Durchflussbatterie 1 als dem Ladegrad SoC und der Elektrolyttemperatur te, wie bei einer Vandium Redox-Durchflussbatterie 1, abhängig sein. Der optimale Stackwiderstand Ropt kann auch in anderer geeigneter Form in Abhängigkeit vom Ladegrad SoC und der Elektrolyttemperatur tz, oder von anderen oder zusätzlichen Betriebsparametern der Redox-Durchflussbatterie 1, vorgegeben werden. Beispielsweise könnte der optimale Stackwiderstand Rop: auch von Betriebsparametern wie der Konzentration der elektrochemisch aktiven Substanzen (Redoxelemente) oder vom pH- Wert des Elektrolyten abhängig sein.

[0062] Ferner sei angemerkt, dass zumindest eine der Elektrolytpumpen 9a, 9b so gesteuert, dass sich eine Durchflussmenge M+, M- einstellt, sodass der aktuelle elektrische Stackwiderstand Rstack an den vorgegebenen Stackwiderstand Rop: angepasst wird. Vorteilhaft ist es, wenn beide Elektrolytpumpen 9a, 9b in Abhängigkeit vom Stackwiderstand Rstack gesteuert werden, Sodass beide Durchflussmengen M+, M- optimal eingestellt werden.

[0063] Um im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 den optimalen Stackwiderstand Ropı Zu erhalten wird in einer vorteilhaften Ausführungsform aus der Widerstandskennlinie 50 der zum aktuellen Betriebspunkt (SoC, t£) zugehörige Stackwiderstand Rop: ausgelesen, gegebenenfalls mittels Interpolation. Der aus der Widerstandskennlinie 50 erhaltene Stackwiderstand Rop: wird dann zur Steuerung der Durchflussmengen M+, M- der Elektrolyten 15a, 15b verwendet. Hierbei wird zumindest eine der Elektrolytpumpen 9a, 9b so gesteuert, dass sich eine Durchflussmenge M+, M- einstellt, sodass der aktuelle elektrische Stackwiderstand Rstack, der wie oben erläutert ermittelt werden kann, auf den aus der Widerstandskennlinie 50 erhaltenen, optimalen Stackwiderstand Ropt ändert.

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[0064] Eine mögliche Strategie zur Steuerung der Elektrolytpumpen 9a, 9b wird nachfolgend ausgeführt. Im nachfolgenden wird eine zeitdiskrete Implementierung beschrieben, wobei das natürlich nicht zwingend der Fall sein muss. Die Angabe des Zeitschritte tx ist daher nicht einschränkend zu verstehen. Die nachfolgenden Funktionen und Parameter haben daher auch ohne den Zeitpunkt tx Gültigkeit.

[0065] In vorgegebenen zeitlichen Abständen tx, beispielsweise Im Sekundenbereich oder Minutenbereich, wird die aktuelle Stackspannung Vstack(tx) des Zellstacks 10 (oder der Zellstacks 10 im Elektrolytkreislauf) ermittelt und daraus der aktuelle Stackwiderstand Rstack(txk) (oder die aktuellen Stackwiderstände Rstack(tk)). Ein zum aktuellen Zeitpunkt tx optimaler Stackwiderstand Ropi(tk) wird beispielsweise aus der Widerstandskennlinie 50 bestimmt oder anderweitig vorgegeben. Damit kann die Abweichung AR(t) des aktuellen Stackwiderstandes Rstack(txk) (oder der aktuellen Stackwiderstände Rstack(tk)) vom aktuellen optimalen Stackwiderstand Ropi(tk) bestimmt werden. Allgemein wird für einen Zellstack 10 die Abweichung AR(t) als Funktion f aus dem aktuellen Stackwiderstand Rstacek(tk) und dem aktuellen optimalen Stackwiderstand Ropi(tk) bestimmt, also AR(t) = HRstack(tk), Ropt(tk)), beispielsweise in der Form

Ropt (tx) Rstack (tx) Ropt (x)

[0066] Aus der Abweichung A4AR(t) kann ein Korrekturfaktor SProm(tk) ermittelt werden, mit dem ein Steuerparameter SPa, SPb für die Ansteuerung zumindest einer Elektrolytpumpe 9a, 9b verändert wird, um die Durchflussmenge M+, M- zu ändern. Der Steuerparameter SPa, SPb kann im nächsten Zeitschritt tı-1 umgesetzt werden. Wenn der Zeitschritt tx hinreichend lange ist, dann kann der Steuerparameter SPa, SPb auch noch im selben Zeitschritt tx umgesetzt werden. Deshalb wird nachfolgend beim Soll Steuerparameter SP;o1 der Zeitschritt nicht angeführt.

AR(tx) =

[0067] Allgemein ist der Steuerparameter SPa, SPb eine Funktion sp aus einem aktuellen Steuerparameter SPalbis(txk), hier zum Zeitpunkt tx, und dem Korrekturfaktor SPror(tk), also SPalb = Sp(SPalbist(tx), SPror(tk)). Der Steuerparameter SPa, SPb ergibt sich beispielsweise als Summe aus dem jeweiligen aktuellen Steuerparameter SPalbiss und dem Korrekturfaktor SPkror also SPalb = SPal/bist(tx) + SPkorr(te).

[0068] Die Schreibweise alb ist eine verkürzte Schreibweise und bezeichnet die jeweilige Größe sowohl für den positiven Elektrolyten 1a und den negativen Elektrolyten 15b.

[0069] Der Korrekturfaktor SPror(tk) ist eine Funktion korr der Abweichung AR(t}), also SProrltk) = korr(AR(t}0)).

[0070] Als Korrekturfaktor SProx(tk) In Prozent kann beispielsweise

. Ropt(tx)-Rstack(tx) Ropt(tx)

AR . .

aktuellen Steuerparameters SPis in Prozent angibt.

SProrr(txz) = 1 —1 -100 ] verwendet werde, der die benötigte Veränderung des

[0071] Aus dem aktuellen Stackwiderstand Rsack(tx) Und einem zeitlich vorher bestimmten Stackwiderstand Rstack,past, DEeispielsweise Rstack,past = Rstack(tk-X), Vorzugsweise mit x=1, kann eine Anderung ARstack(tk) des Stackwiderstandes ermittelt werden, beispielsweise aus

ARsrack (tx) = AP DE, Die Änderung des Stackwiderstandes ARsack(tx) kann ebenfalls

in die Ermittlung des Korrekturfaktors SPkrorr einfließen, um zu verhindern, dass sich der Stackwiderstand zu stark ändert. Der Korrekturfaktor SPror(tk) wäre dann eine Funktion korr der Abweichung AR(t‘) und der Änderung des Stackwiderstandes ARsiack(tk), also SProrr(tx) = korr(AR(t), ARstack(tx)). Als Korrekturfaktor SPror kann dann beispielsweise

. Ropt(tx)-Rstack (tx) Ropt(tx)

AR(tx)

SProrr(tz) = | —1 100 | ARsracrk (Ex) verwendet werden, aus dem der Steuer-

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parameter SPa, SPb mit der vorgegebenen Funktion sp bestimmt werden kann.

[0072] Die Verwendung der Änderung des Stackwiderstandes ARstack in der Form

R —-R . . . . ARstack = EEE RS in der Ermittlung des Korrekturfaktors SPror hat den zusätzlichen Vorstack,past

teil, dass die Durchflussmenge M+, M- nur dann geändert wird, wenn sich der Stackwiderstand ändert. Gibt es keine Änderung, ist als (Rstack,past & Rstacx) = 0, dann wird auch der Korrekturfaktor SPror Null und die Durchflussmenge M+, M- bleibt unverändert. Damit kann verhindert werden, dass keine unnötige Energie für die Umwälzung der Elektrolyten 15a, 15b verbraucht wird.

[0073] In der Ermittlung des Korrekturfaktors SPror(tk) können auch noch weitere Parameter einfließen, um die Korrektur zu beeinflussen. Möglich sind beispielsweise ein Verstärkungsfaktor p, vorzugsweise p>1, der bedarfsweise zu wählen ist. Das ergäbe SPkror = korr(AR, p) oder SPkrorr =

. Ropt(tx)-Rstack (tx)

korr (AR ,ARsiack, p), beispielsweise SPyoy- (tx) = | —1 Ro „100 |-p oder opt\tk AR(tx) Ropt(tx)-Rstack(tx) SProrr (tx) = | —1- ZELDA. 100 |- ARstack (Ex) * PRopt(tx) AR(tx)

[0074] Das wird nachfolgend anhand von einigen Beispielen erläutert.

[0075] Es sei angenommen, dass der aktuelle Steuerparameter SPa|bis = 70% ist, also die Elektrolytpumpen 9a, 9b bei 70% des maximalen Durchflusses betrieben werden. Als aktueller optimaler Stackwiderstand Ropgi(tk) wurde 50m vorgegeben (beispielsweise aus der Widerstandskennlinie 50) und als aktueller Stackwiderstand Rstacx ein Wert von 55m ermittelt. Der Stackwiderstand zum vorherigen Zeitpunkt Rsiack(tx-1) sei 56 mQ. Als Verstärkungsfaktor p wird der Wert 5 gesetzt. In diesem Beispiel ist der aktuelle Stackwiderstand Rsack Somit größer als der optimale Stackwiderstand Ropt(tk). Der aktuelle Durchfluss ist also zu nieder und sollte erhöht werden. Aus

Ropt(tx)-Rstack(tx) Ropt(tx)

AR turfaktor SPror von 0,89%, woraus sich der Steuerparameter SPalbsoı zu 70,89% ableitet. Die Elektrolytpumpen 9a, 9b werden nun mit diesem Soll Steuerparameter SPsou angesteuert, was den Durchfluss erhöht.

SProrr = | —1- 100 ]-ARsracx (tx): p ergibt sich mit diesen Werten ein Korrek-

[0076] In einem anderen Beispiel sei der Stackwiderstand zum vorherigen Zeitpunkt Rstack(tx-1) mit 54 mQ kleiner und alle anderen Werte werden gleich angenommen. Das ergäbe einen Korrekturfaktor SPror vom -093% und einen Steuerparameter SPalb von 69,07%, womit der Durchfluss reduziert werden würde.

[0077] In Fig.6 ist die Wirkung der erfindungsgemäßen Steuerung der Elektrolytpumpen 9a, 9b dargestellt. Das obere Diagramm zeigt den Entladebetrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 und das untere Diagramm den Ladebetrieb der Redox-Durchflussbatterie 1. In beiden Diagrammen ist der Stackwiderstand Rsiack dargestellt, sowie die Durchflussmengen M+, M- der Elektrolyten 15a, 15b, jeweils über den Ladegrad SoC. Beim Entladebetrieb ist erkennbar, dass bei kleiner werdendem Ladegrad SoC das Verarmungsrisiko steigt, was sich auch in steigendem Stackwiderstand Rstaex Niederschlägt. Dadurch werden die Durchflussmengen M+, M- der Elektrolyten 15a, 15b mit sinkendem Ladegrad SoC erhöht. Das gleiche gilt im Wesentlichen auch für den Ladebetrieb, wo ebenfalls der Stackwiderstand Rstack durch Verarmung der verfügbaren Redoxelement für die Redoxreaktion ansteigt.

[0078] Aus Fig.6 ist aber unmittelbar erkennbar, dass die Elektrolytpumpen 9a, 9b nur im Randbereich des Ladegrades SoC, also bei hohem oder niedrigem Ladegrad, mit hoher bis maximaler Durchflussmengen M+, M- betrieben werden. In einem großen Bereich des Ladegrades werden

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die Elektrolytpumpen 9a, 9b mit niedrigem Durchfluss als dem maximalen Durchfluss betrieben, womit die Effizienz der Redox-Durchflussbatterie 1 erhöht wird.

[0079] In der Regel sind in einer Redox-Durchflussbatterie 1 mehrere Zellstacks 10 von einem gemeinsamen Elektrolytkreislauf versorgt, wie beispielsweise ein Zellstring 40 bestehend aus mehreren Zellstacks 10, die von einem Elektrolytkreislauf versorgt werden, wie in Fig.4. Nachdem ein solcher gemeinsamen Elektrolytkreislauf aber nur jeweils eine Elektrolytpumpe 9a, 9b für den positiven Elektrolyten 15a und den negativen Elektrolyten 15b hat, können mit den Elektrolytpumpen 9a, 9b nicht gleichzeitig die Stackwiderstände Rack aller Zellstacks 10 im Elektrolytkreislauf unabhängig voneinander verändert werden. Um die Erfindung trotzdem anwenden zu können ist in einem solchen Fall vorgesehen, aus den Stackwiderständen Rstack,N der N Zellstacks 10 im gemeinsamen Elektrolytkreislauf einen repräsentativen Stackwiderstand als aktuellen Stackwiderstand Rstacx ZU bilden, der für die Steuerung der Durchflussmengen der Elektrolytpumpen 9a, 9b wie oben beschrieben wird. Der repräsentative Stackwiderstand Rstacex kann beispielsweise der Medianwert aller ermittelter Stackwiderstände Rsiacr,n der N Zellstacks 10 sein, oder auch ein Mittelwert aller ermittelter Stackwiderstände Rsiack,n der N Zellstacks 10. Als Mittelwert kann jeder geeignete Mittelwert verwendet werden, wie der arithmetische Mittelwert oder der geometrische Mittelwert. Die Erfindung stellt auch in diesem Fall sicher, dass die Stackwiderstände Rstack,n der N Zellstacks 10 nicht zu weit vom optimalen Stackwiderstand Rop: abweichen.

[0080] Im Laufe des Betriebs der Redox-Durchflussbatterie 1 ändert sich der Stackwiderstand Rstacx aufgrund von Alterungserscheinungen, insbesondere bei langjährigem Batteriebetrieb. In der Regel steigt der Stackwiderstand Rsıac«k gegenüber dem anfänglichen Stackwiderstand Rstack,o bei Start der Redox-Durchflussbatterie 1 an. Der aktuelle Stackwiderstand Rstaex kann damit mit dem anfänglichen Stackwiderstand Rstacr,o und einem Alterungsfaktor A ausgedrückt werden als Rstack = Rstack,o A. Dieser Alterungsfaktor A wird damit bei jeder Messung der Zellspannung Vstack Mitgemessen, oder anders ausgedrückt steckt dieser Alterungsfaktor A in der gemessenen Zellspannung Vstack. Die gemessene Zellspannung Vstaek kann damit auch mit einer bekannten anfänglichen Zellspannung Vstack,o ausgedrückt werden als Vergcr = Vetacko A. Der Stackwider-

. . V stand Rstack ergibt sich dann aus Refack = TE ‚A Oder Refack = 7 ‚A-(n Ve»). Der Alstack stack

terungsfaktor A kann damit aus dem ermittelten Stackwiderstand Rstack und dem bekannten anfänglichen Stackwiderstand Rsiack,o bestimmt werden. Beispielsweise kann der Alterungsfaktor A — (Rstack-Rstack,o) — 1 + \ stack” #stacko)

Vstack,o

in der Form A ermittelt werden. Für Rstack,o < Rstaex kann der Alterungsfaktor

Rstack A=1 gesetzt werden.

[0081] Der Alterungsfaktor A kann regelmäßig ermittelt werden. Nachdem sich die Alterung aber nur sehr langsam bemerkbar machen wird, reicht es den Alterungsfaktor in relativ großen Zeitabständen wie monatlich, quartalsweise oder jährlich zu bestimmen. Es spricht aber natürlich nichts dagegen, den Alterungsfaktor A auch häufiger zu bestimmen.

[0082] Mit dem bekannten Alterungsfaktor A kann der optimaler Stackwiderstand Ropt, beispielsweise aus der Widerstandskennlinie 50 erhalten, angepasst werden, beispielsweise als Roy; =

Rsetack,opt,0 ‘A.

[0083] Alternativ können die Kennlinien 51 der Widerstandskennlinie 50 durch eine mathematische Funktion angenähert werden und dann aus der mathematischen Funktion der optimale Stackwiderstand Ropı ermittelt werden. In der mathematischen Funktion kann der Alterungsfaktor A berücksichtigt werden. Die Kennlinien 51 lassen sich beispielsweise mit der Funktion Rop; =

1 1 Rstack,opt.o(S0C) - on) -A berechnen. Darin ist g=2100 [°K] eine Konstante und ten eine vorgegebene normalisierte Elektrolyttemperatur. Rstack,opt,o ISt der anfängliche optimale Stackwiderstand bei der normalisierten Elektrolyttemperatur. Wenn sich die Elektrolyttemperatur im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie 1 in einem Bereich zwischen 25°C und 45°C bewegt, dann kann die normalisierte Elektrolyttemperatur beispielsweise auf 37°C gesetzt werden. Der Alterungsfaktor A (>1) verschiebt die Kennlinien 51, wodurch der optimale Stackwiderstand Ropt mit zunehmender Alterung zunimmt, was insbesondere für eine Vanadium Redox-Durchflussbatterie 1 zu-

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trifft. Abhängig vom Typ der Redox-Durchflussbatterie 1 könnte der optimale Stackwiderstand Ropt aber mit zunehmender Alterung A auch abnehmen.

[0084] Im vorgegebenen optimalen Stackwiderstand Ropt Ist demnach auch schon die Alterung der Redox-Durchflussbatterie 1 abgebildet, d.h. dass sich der optimale Stackwiderstand Ropı über die Betriebszeit der Redox-Durchflussbatterie 1 verändert.

[0085] Fig. 7 zeigt beispielhaft den Einfluss des Alterungsfaktors A auf den Stackwiderstand RstackGezeigt ist ein Ladevorgang der Redox-Durchflussbatterie 1. Während des Ladevorgangs wird eine Änderung des Alterungsfaktor A festgestellt. Damit wird der vorgegebene optimale Stackwiderstand Ropt erhöht, womit die Durchflussmenge M+, M- gesteigert wird, was wiederum zu einer Senkung des Stackwiderstandes Rstack führt.

[0086] Der Ladegrad SoC kann im Betrieb einer Redox-Durchflussbatterie 1 als bekannt vorausgesetzt werden, da der Ladegrad SoC einer der wesentlichen Batterieparameter ist und wohl immer bestimmt wird. Für die Bestimmung des Ladegrades SoC gibt es auch unterschiedliche bekannte Ansätze, die hier nicht ausgeführt werden müssen. Die Elektrolyttemperatur tz kann einfach mittels Temperatursensor gemessen werden.

Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. Verfahren zum Betreiben einer Redox-Durchflussbatterie (1) mit zumindest einem Zellstack (10) bestehend aus einer Mehrzahl an Einzelzellen (2), wobei jede Einzelzelle (2) eine positive Halbzelle (2a) mit einer positiven Elektrode (7a) und eine negative Halbzelle (2b) mit einer negativen Elektrode (7b) umfasst, wobei die positive Halbzelle (7a) im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) von einem positiven Elektrolyten (15a) durchströmt wird und die negative Halbzelle (2b) im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) von einem negativen Elektrolyten (15b) durchströmt wird, wobei der positive Elektrolyt (15a) von einer positiven Elektrolytpumpe (9a) mit einer positiven Durchflussmenge (M+) durch die positive Halbzellen (2a) umgewälzt wird und der negative Elektrolyt (15b) von einer negativen Elektrolytpumpe (9b) mit einer negativen Durchflussmenge (M-) durch die negativen Halbzellen (2b) umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Durchflussmenge (M+) und/oder die negative Durchflussmenge (M-) im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) in Abhängigkeit von einem aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rsıack) des zumindest einen Zellstacks (10) verändert wird, um den Unterschied zwischen dem aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rstaer) des zumindest einen Zellstacks (10) und einem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropi) zu verkleinern, vorzugsweise um den aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rstack) auf den vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropi) zu ändern, wobei für die Redox-Durchflussbatterie (1) eine Widerstandskennlinie (50) verwendet wird, die einen anfänglichen Stackwiderstand (Rstack,opt,o) In Abhängigkeit von zumindest einem einen Betriebszustand der Redox-Durchflussbatterie (1) charakterisierenden Betriebsparameter der Redox-Durchflussbatterie (1) als optimalen Stackwiderstand (Ropt) abbildet, und wobei im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) der optimale Stackwiderstand (Rogt) in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebszustand der Redox-Durchflussbatterie (1) aus der Widerstandskennlinie (50) ermittelt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Elektrolytpumpe (9a) und die negative Elektrolytpumpe (9b) eine Mehrzahl N von Zellstacks (10) mit dem positiven Elektrolyten (15a) und dem negativen Elektrolyten (15b) versorgt, dass der aktuelle Stackwiderstand Rstack,n Jedes der N Zellstacks (10) ermittelt wird und aus den ermittelten aktuellen Stackwiderständen Rstack,n der N Zellstacks (10) ein repräsentativer Stackwiderstand gebildet wird, vorzugsweise als Medianwert oder als Mittelwert der ermittelten Stackwiderstände Rstack,n der N Zellstacks (10), und dass der repräsentative Stackwiderstand als aktueller Stackwiderstand (Rstaer) für die Veränderung der positiven Durchflussmenge (M+) und/oder der negativen Durchflussmenge (M-) verwendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Durchflussmenge (M+) und/oder die negative Durchflussmenge (M-) vergrößert wird, wenn der aktuelle Stackwiderstand (Rstacer) größer dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropt) ist und die positive Durchflussmenge (M+) und/oder die negative Durchflussmenge (M) verkleinert wird, wenn der aktuelle Stackwiderstand (Rstack) kleiner dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropt) Ist.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Stackwiderstand (Rstack) eines Zellstacks (10) aus einer bekannten Stackspannung Vstacx Und einem bekannten Stackstrom Istack ermittelt wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung AR als Funktion f aus dem aktuellen Stackwiderstand (Rstack) und dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropt) ermittelt wird, also AR = f(Rstack, Ropt), Vorzugsweise in der

   FormAR = Zept Zstack, dass aus der ermittelten Abweichung AR ein Korrekturfaktor SPror eropt

   mittelt wird, und dass mit dem Korrekturfaktor SPyorr ein Steuerparameter (SPa, SPb) für die Ansteuerung zumindest einer der Elektrolytpumpen (9a, 9b) verändert wird, um die positive Durchflussmenge (M+) und/oder die negative Durchflussmenge (M-) zu ändern.

   10.

   11.

   12.

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   Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerparameter (SPa, SPb) mit einer Funktion sp aus einem aktuellen Steuerparameter SPalbiss und dem Korrekturfaktor SPkror, also SPalb = sp(SPalbist(tk), SProrr(tk)), verändert wird, vorzugsweise als Summe aus dem aktuellen Steuerparameter SPal|bisı und dem Korrekturfaktor SPkrorr, also SPalb = SPa|bist + SPkorr.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem aktuellen Stackwiderstand (Rsıac) und einem zeitlich vorher bestimmten Stackwiderstand Rstack,past €8ine Anderung ARstacx des Stackwiderstandes ermittelt wird, vorzugsweise aus

   ARstack (tx) = Astackpast Rstack Cr) und dass die ermittelte Änderung des Stackwiderstand des stack,past

   ARsıacr bei der Ermittlung des Korrekturfaktors SProrr berücksichtigt wird.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropt) eine Alterung der Redox-Durchflussbatterie berücksichtigt wird.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandskennlinie (50) den anfänglichen Stackwiderstand (Rstack,opt,o) In Abhängigkeit von einem Ladegrad (SoC) der Redox-Durchflussbatterie (1) und von einer Elektrolyttemperatur (tz) des positiven Elektrolyten (15a) oder negativen Elektrolyten (15b) abbildet.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Widerstandskennlinie (50) ermittelte optimale Stackwiderstand durch einen Alterungsfaktor (A) der Redox-Durchflussbatterie (1) verändert wird und der veränderte optimale Stackwiderstand als vorgegebener optimaler Stackwiderstand (Ropi) verwendet wird.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandskennlinie (50) zumindest eine Kennlinie (51) umfasst, die mit einer mathematischen Funktion beschrieben wird, wobei in der mathematischen Funktion ein Alterungsfaktor (A) der Redox-Durchflussbatterie (1) enthalten ist, der die zumindest eine Kennlinie (51) in Abhängigkeit vom Alterungsfaktor (A) verändert, und dass der optimale Stackwiderstand (Ropt) in Abhängigkeit von einem aktuellen Alterungsfaktor mit der mathematischen Funktion berechnet wird.

   Redox-Durchflussbatterie mit zumindest einem Zellstack (10) bestehend aus einer Mehrzahl an Einzelzellen (2), wobei jede Einzelzelle (2) eine positive Halbzelle (2a) mit einer positiven Elektrode (7a) und eine negative Halbzelle (2b) mit einer negativen Elektrode (7b) umfasst, wobei die positive Halbzelle (2a) im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) von einem positiven Elektrolyten (15a) durchströmt ist und die negative Halbzelle (2b) im Betrieb der RedoxDurchflussbatterie (1) von einem negativen Elektrolyten (15b) durchströmt ist, wobei eine positiven Elektrolytpumpe (9a) vorgesehen ist, um den positive Elektrolyt (15a) mit einer positiven Durchflussmenge (M+) durch die positive Halbzellen (2a) umzuwälzen und eine negative Elektrolytpumpe (9b) vorgesehen ist, den negativen Elektrolyten (15b) mit einer negativen Durchflussmenge (M-) durch die negativen Halbzellen (2b) umzuwälzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (60) der Redox-Durchflussbatterie (1) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die positive Durchflussmenge (M+) und/oder die negative Durchflussmenge (M-) im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) in Abhängigkeit von einem aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rstacx) des zumindest einen Zellstacks (10) zu ändern, um einen Unterschied zwischen dem aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rstack) des zumindest einen Zellstacks (10) und einem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropt) zu verkleinern, vorzugsweise um den aktuellen elektrischen Stackwiderstand (Rstack) auf einen vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Ropi) zu ändern, wobei die Steuereinheit (60) dazu ausgebildet ist, für die Redox-Durchflussbatterie (1) eine Widerstandskennlinie (50) zu verwenden, die einen anfänglichen Stackwiderstand (Rstack,opt,o) In Abhängigkeit von zumindest einem einen Betriebszustand der Redox-Durchflussbatterie (1) charakterisierenden Betriebsparameter der Redox-Durchflussbatterie (1) als optimalen Stackwiderstand (Ropt) abbildet, und im Betrieb der Redox-Durchflussbatterie (1) der optimale Stackwiderstand (Ropt)

   in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebszustand der Redox-Durchflussbatterie (1) aus der Widerstandskennlinie (50) zu ermitteln.

   13. Redox-Durchflussbatterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (60) dazu ausgebildet ist, die positive Durchflussmenge (M+) und/oder die negative Durchflussmenge (M-) zu vergrößern, wenn der aktuelle Stackwiderstand (Rstacr) größer dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Roi) ist, und die positive Durchflussmenge (M+) und/oder die negative Durchflussmenge (M-) zu verkleinern, wenn der aktuelle Stackwiderstand (Rstack) kleiner dem vorgegebenen optimalen Stackwiderstand (Rogı) ist.

   Hierzu 5 Blatt Zeichnungen