Nachhaltigkeit: Neuartige Batterien kommen ohne seltene Materialien aus

In dem Rennen um neue Speichertechnologien für elektrische Energie geht es neben der Kapazität und der Lebensdauer der Batterien auch um deren Nachhaltigkeit. Viele moderne Batterietechnologien benötigen für ihre Herstellung verhältnismäßig seltene Materialien. Dies macht die Batterien nicht nur teuer, sondern auch weniger nachhaltig, da bei ihrer Herstellung wichtige Ressourcen verbraucht werden.

Bild: 1414 Degrees

Weltweit erste Hydronium-Batterie

In letzter Zeit gab es zwei interessante neue Entwicklungen in Sachen Batterietechnik, die beide aus extrem verfügbaren hergestellt werden. Keine der beiden Batterien ist geeignet für Smartphones, Laptops oder Elektroautos, wohl aber beispielsweise als Speichermedium für erneuerbare Energien in Stromnetzen.

An der Oregon State University forschen Dr. Xiulei Ji und sein Team an der ersten Hydronium-Batterie, bei der H3O+ oder Wasser mit einem zusätzlichen Proton zum Einsatz kommt. Beides ist in großen Mengen verfügbar.

Das Team entwickelte Elektroden aus kristallinem 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäuredianhydrid (PTCDA). Trotz des recht komplizierten Namens handelt es sich dabei um ein Molekül aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Wie das Team in Angewandte Chemie International Editionberichtet, können die Hydronium-Ionen in PTCDA reversibel gespeichert werden. Auf diese Weise kann in der Hydronium-Batterie elektrische Energie gespeichert werden. „Organic solids are not typically contemplated as crystalline electrode materials, but many are very crystalline, arranged in a very ordered structure. This PTCDA material has a lot of internal space between its molecule constituents so it provides an opportunity for storing big ions and good capacity.„, erläutert Ji in einem Statement.

Geschmolzenes Silizium speichert Energie

Eine weitere neuartige Batterie kommt von der Firma 1414 Degrees und basiert auf Forschungen von Australiens Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO). Das Unternehmen arbeitet bereits seit Jahren daran, eine Batterie zu erschaffen, die Energie in Form von geschmolzenem Silizium speichert. Kürzlich gab das Team bekannt, einen ersten Prototyp getestet zu haben. Silizium macht etwa 28 Prozent der Erdkruste aus, ist also ausreichend verfügbar.

Bei der Technologie wird Energie genutzt, um Silizium zu schmelzen. Wie der Name des Unternehmens bereits suggeriert, liegt der Schmelzpunkt für Silizium bei 1.414° C. Wenn das Silizium wieder erkaltet, wird eine Turbine angetrieben, die die Energie wieder zu elektrischem Strom konvertiert. Silizium hält Wärme über einen langen Zeitraum und ist deshalb besonders gut für derartige Batterien geeignet.

Die Silizium-Batterie hat allerdings noch ihre Schwachstellen. Eine nicht unwesentliche Menge an Energie geht als Abwärme verloren. 1414 Degrees arbeitet aber darin, die Effizienz der Umwandlung zu erhöhen. In ersten Testläufen gelang es, 80 Prozent der gespeicherten Energie erfolgreich wiederzugewinnen. Allerdings konnten nur 31 Prozent davon wieder zu Elektrizität konvertiert werden. 1414 Degrees hofft, die mangelnde elektrische Effizienz durch einen niedrigen Preis wieder ausgleichen zu können.

via IFLScience