Das estländisch-deutsche Unternehmen Skeleton Technologies stellt in der Nähe von Dresden die weltweit leistungsstärksten Supercaps her, das sind Kondensatoren, die große Mengen an Strom speichern. Jetzt könnten sie überholt werden. Forscher am Skolkovo Institute of Science and Technology in Moskau haben Graphen, das auch Skeleton als Elektrode benutzt, so getunt, dass die damit hergestellten Supercaps noch mehr Strom speichern können. Graphen besteht aus einem Gitter, das nur eine Atomlage hoch ist. Es setzt sich aus lauter Sechsecken zusammen, wie eine Bienenwabe. An den Ecken sitzen Kohlenstoffatome.


Bild: Skoltech

Der Stickstoff-Schmuggel gelingt im Plasma

Normalerweise bestehen die Elektroden, die von einem sogenannten Dielektrikum getrennt sind, aus Metall. Meist, um Gewicht zu sparen, aus einem Schaum. Graphen übertrifft all diese Werkstoffe nicht nur in der Leichtigkeit, sondern auch in der Fähigkeit, Strom zu speichern.

Es wurde lange vermutet, dass man Graphen tunen kann, sodass es noch mehr Leistung bringt. Den russischen Wissenschaftlern ist das jetzt gelungen. Sie stellte eine Wand auf Graphen in einen Reaktor und sorgten dafür, dass sich darin ein Plasma bildet, also eine Art Gas, das positiv und negativ geladene Teilchen enthält. In diesem Fall ging es um Stickstoff. Er ersetzt, wenn das Graphen so behandelt wird, einige der Kohlenstoff- durch Stickstoffatome. Das gelingt. Weil die Atome der beiden Elemente ähnlich groß sind.


Theoretische Obergrenze deutlich erhöht

Damit haben die Skoltech-Forscher um Stanislav Evlashin eins der beiden Geheimnisse gelöst, die sich um das Tunen von Graphen ranken: Die Herstellung der sechseckigen Mischlinge. Offen ist weiterhin, warum Stickstoff Graphen noch verbessert, zumindest in der Supercap-Anwendung.

„Mit dieser Technik können wir jede Kohlenstoffstruktur modifizieren“, sagt Evlashin. Mag sein, dass es noch weitere Überraschungen gibt. Die aktuelle kann sich jedenfalls sehen lassen. Die spezifische Kapazität der Speicher liegt bei 600 Farad pro Gramm. Bisher ging man von einer Obergrenze von 550 Farad pro Gramm aus.

Evlashin glaubt, dass die Entwicklung seines Teams zu Hochleistungs-Stromspeichern für elektronische Geräte wie Smartphones führen kann. Da diese mit immer neuen Funktionen ausgestattet werden steigt auch deren Strombedarf.

via Skoltech

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