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WM AG Newsletter 65/2018 – Flüssigbatterie könnte zu einer flexiblen Energiespeicherung führen

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Newsletter 65/2018

20. August 2018

Flüssigbatterie könnte zu einer flexiblen Energiespeicherung führen

 

Sehr geehrte Damen und Herren!

Neuartiger Energiespeichersystem könnte die Energiespeicherung revolutionieren und die Ladezeit von Elektroautos von Stunden auf Sekunden verkürzen.

In einem in der Fachzeitschrift Nature Chemistry erschienenen Artikel beschreiben Chemiker der Universität Glasgow, wie sie ein Fließbatteriesystem mit einem Nanomolekül entwickelt haben, das elektrische Energie oder Wasserstoffgas speichern kann und damit einen neuen Typ eines hybriden Energiespeichersystems ermöglicht als Durchflussbatterie oder zur Wasserstoffspeicherung verwendet werden. 

 Ihre „hybrid-electric-hydrogen“ -Flussbatterie, die auf dem Design eines nanoskaligen Batterie-Moleküls basiert, kann Energie speichern und den Strom bei Bedarf als elektrische Energie oder Wasserstoffgas freigeben, das als Brennstoff verwendet werden kann. Wenn eine konzentrierte Flüssigkeit, die die Nanomoleküle enthält, hergestellt wird, erhöht sich die Menge an Energie, die sie speichern kann, um fast das Zehnfache. Die Energie kann entweder als Elektrizität oder als Wasserstoffgas freigesetzt werden, was bedeutet, dass das System flexibel in Situationen verwendet werden könnte, die entweder einen Brennstoff- oder elektrischen Strom benötigen.  

Ein möglicher Vorteil dieses Systems ist, dass Elektroautos in Sekundenschnelle geladen werden können, da das Material eine pumpfähige Flüssigkeit ist. Dies könnte bedeuten, dass die Batterie eines Elektroautos in ungefähr der gleichen Zeit „aufgeladen“ werden könnte, wie Benzinautos aufgefüllt werden können. Die alte Batterieflüssigkeit würde zur gleichen Zeit entfernt und wieder aufgeladen werden, um wieder verwendet zu werden.  

Der Ansatz wurde von Professor Leroy (Lee) Cronin, dem Regius Chair of Chemistry der Universität Glasgow, und Dr. Mark Symes, leitender Dozent für Elektrochemie, ebenfalls an der Universität Glasgow mit Dr. Jia Jia Chen, der in Das Team. Sie sind überzeugt, dass dieses Ergebnis den Weg ebnen wird für die Entwicklung neuer Energiespeichersysteme, die in Elektroautos verwendet werden könnten, für die Speicherung von erneuerbarer Energie und für die Entwicklung von Elektro-zu-Gas-Energiesystemen für den Fall, dass ein Kraftstoff benötigt wird.

Professor Cronin sagt: „Damit erneuerbaren Energien in Zukunft noch wirksamer werden, sind leistungsfähige und flexible Energiespeichersysteme erforderlich, um die Spitzen und Tiefen des Angebots auszugleichen. Unser Ansatz wird einen neuen Weg bieten, um dies elektrochemisch zu tun und könnte sogar in Elektroautos Anwendung finden, wo Batterien noch Stunden zum Aufladen benötigen und eine begrenzte Kapazität haben. Darüber hinaus könnte die sehr hohe Energiedichte unseres Materials die Reichweite von Elektroautos erhöhen und außerdem die Widerstandsfähigkeit von Energiespeichersystemen erhöhen, um die Lampen bei Spitzenbedarfszeiten in Betrieb zu halten. „  

Diese Forschung wird von der Initiative für komplexe Chemie der Universität Glasgow sowie vom Europäischen Forschungsrat und dem Forschungsrat für Technik und physikalische Wissenschaften finanziert.

 

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Papierbatterie ist biologisch abbaubar  

US-Entwicklung ist leicht, billig und flexibel.

Forscher der Binghamton University haben eine Batterie auf der Basis von Papier entwickelt, die nach Gebrauch kompostiert werden kann. Das könnte helfen, Elektroschrottberge zu vermeiden. Außerdem soll die Entwicklung weitaus leistungsfähiger sein als bisher getestete Stromspeicher dieser Art.

Kompost statt Elektroschrott

„Die Mengen an elektronischem Abfall haben sich dramatisch vergrößert“, sagt Seokheun Choi, Professor für Elektrotechnik und Informatik, der die Papierbatterie gemeinsam mit Chemieprofessor Omowunmi Sadik entwickelt hat. „Unsere Batterie kann dazu beitragen, die Abfallmengen zu reduzieren.“ Denn die Neuentwicklung löst dem Team zufolge die Probleme bisheriger Ansätze für papierbasierte Batterien. Diese hatten eine geringe Speicherkapazität, waren schwer herzustellen und es schien fraglich, ob sie wirklich biologisch abbaubar wären. Doch Choi und Sadik sind sicher, all das im Griff zu haben.

Ihre Biobatterie ist ein Hybrid aus einer Art Filterpapier und einem Kunststoffverbund, der Strom leitet. Dieser besteht aus Polyamidsäure und einem weiteren Polymer. Er bildet gleichzeitig eine der beiden Elektroden. Das Papier ist auf der einen Seite mit einem Elektrolyten beschichtet. und auf der anderen Seite mit leitfähigem Material. Diese Kombination sei der Schlüssel für die biologische Abbaubarkeit, so die Forscher.

Komplett aufgelöst in Wasser

Die Wissenschaftler testeten die Abbaubarkeit, indem sie die Batterie in Wasser legten. Spezielle Zusätze, etwa von Mikroorganismen, waren nicht nötig. Die Batterien zerfielen in ihre ursprünglichen Moleküle. Diese sollen keine negativen Einflüsse auf die Umwelt haben. Die Batterie aus Papier und Kunststoff ist leicht, billig und flexibel. Das sei ein weiterer Vorteil der Entwicklung, so Choi. Die Kapazität lasse sich steigern, indem mehrere Batterien übereinandergestapelt werden. Die Form lässt sich ändern, indem sie einfach zusammengefaltet wird. Die Herstellung ist laut den Forschern unproblematisch.

Wenngleich das Team eine sehr leistungsfähige Batterie für sich beansprucht, so liefert diese im Vergleich mit üblichen Akkus sehr wenig Strom. Dieser könnten aber ausreichen, um genügsame Verbraucher, wie etwa Biosensoren, zu versorgen. Ob die neue Papierbatterie tatsächlich kommerzialisiert wird, ist allerdings noch offen.

  

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