Kohlefaser ist ohne Frage ein beeindruckendes Material. Es ist unglaublich leicht und widerstandsfähig und wird in zahlreichen Bereichen verwendet – unter anderem im Flugzeug- und Fahrzeugbau. Unter Umständen könnte das Material bald auch als Energiespeicher zum Einsatz kommen. Zumindest wenn es nach einem Team der Chalmers University in Schweden geht. Die Forscher fanden heraus, dass Kohlefaser unter bestimmten Bedingungen tatsächlich die dafür notwendigen elektrochemischen Eigenschaften aufweist.


Bild: Hadhuey, CC BY-SA 3.0, via Wikipedia

Neues Kohlefaser-Material gesucht

Kohlefaser hat in der Vergangenheit bereits Potential als Material für Elektroden in experimentellen Batterien gezeigt. Seine mechanischen Eigenschaften wiederum sind hinreichend bekannt. Das Team der Chalmers University wollte herausfinden, ob diese beiden Eigenschaften kombiniert werden können, um etwa ein Material für den Fahrzeugbau zu schaffen, das gleichzeitig Energie speichern kann.

Kohlefaser, das zum Bau von Strukturen verwendet wird, wird in der Regel so konstruiert, dass das Material so steif wie möglich ist. Derartige Formen von Kohlefasern haben allerdings sehr schlechte elektrochemische Eigenschaften. Auf der anderen Seite weist Kohlefaser mit guten elektrochemischen Eigenschaften eine stark verminderte Steifigkeit auf. Die Forscher jedoch wollten Kohlefaser-Materialien, die gleichzeitig gute elektrochemische Eigenschaften aufweisen und steif sind. Dazu untersuchten sie die Mikrostrukturen verschiedener verfügbarer Kohlefaser-Materialien – insbesondere bezüglich der Anordnung und Größe der Kristalle. Sie fanden heraus, dass die Materialien mit hoher Steifigkeit große, aneinander orientierte Kristalle aufwiesen während jene mit guten elektrochemischen Eigenschaften kleine Kristalle haben, die eher ungeordnet sind.


Die Autokarosserie als Batterie

Dieses Wissen, so die Forscher, stellt eine Basis für die Suche nach Kohlefaser-Materialien dar, die sozusagen die besten Eigenschaften beider Typen vereinen und sowohl gute elektrochemische Eigenschaften als auch eine hohe Steifigkeit aufweisen.

We now know how multifunctional carbon fibers should be manufactured to attain a high energy storage capacity, while also ensuring sufficient stiffness. A slight reduction in stiffness is not a problem for many applications such as cars. The market is currently dominated by expensive carbon fiber composites whose stiffness is tailored to aircraft use. There is therefore some potential here for carbon fiber manufacturers to extend their utilization„, so Leif Asp, der Hauptautor der Studie.

In Anbetracht der Bedeutung von Gewicht im Fahrzeugbau könnte Kohlefaser, die Energie speichern kann, ein echter Gamechanger sein. Die Forscher arbeiten bereits mit Unternehmen aus der Automobil- und Flugzeugbauindustrie zusammen, um die Möglichkeiten von Karosserien zu untersuchen, die gleichzeitig auch eine Batterie sind.

A car body would then be not simply a load-bearing element, but also act as a battery. It will also be possible to use the carbon fiber for other purposes such as harvesting kinetic energy, for sensors or for conductors of both energy and data. If all these functions were part of a car or aircraft body, this could reduce the weight by up to 50 percent„, so Asp weiter.

via Chalmers University of Technology

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