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Enerige & Management > F&E - Superspeicher mit Salzwasser
Harald Fitzek, Christian Prehal und Qamar Abbas (v.l.) mit ihrer Messeinrichtung Bild: Lunghammer/TU Graz
F&E:
Superspeicher mit Salzwasser
Hybride Superkondensatoren sollen die besten Eigenschaften von Batterien und Superkondensatoren verbinden. Forschern der TU Graz scheint dabei nun ein Durchbruch gelungen zu sein. 
 
Elektrischer Strom kann auf unterschiedliche Weise gespeichert werden: mithilfe von chemischen Reaktionen in Batterie oder durch Ausnutzung physikalischer Effekte etwa in Kondensatoren. Batterien speichern − überspitzt gesagt − viel, aber langsam, Kondensatoren wenig, aber sehr schnell.

Mithilfe des sogenannten hybriden Superkondensators versuchen Wissenschaftler seit einiger Zeit, das Beste dieser beiden Welten zu kombinieren: Er kann ähnlich schnell geladen und entladen werden wie ein Kondensator und dabei annähernd so viel Energie speichern wie herkömmliche Batterien. Zusätzlich kann er deutlich schneller und viel häufiger geladen und entladen werden als Batterien – während ein Lithium-Ionen-Akku eine Lebensdauer von wenigen tausend Zyklen erreicht, schafft ein Superkondensator rund eine Million Ladezyklen.

Eine besonders nachhaltige, bislang aber recht unerforschte Variante eines solchen hybriden Superkondensators besteht aus Kohlenstoff und wässrigem Natriumiodid. Wie genau die elektrochemische Energiespeicherung in diesem System funktioniert, haben Forscher der TU Graz nun näher untersucht.

„Das von uns betrachtete System besteht aus nanoporösen Kohlenstoffelektroden und einem wässrigen Natriumiodid-Elektrolyten, sprich aus Salzwasser. Damit ist dieses System besonders umweltfreundlich, kostengünstig, unbrennbar und einfach zu recyceln“, führt Christian Prehal aus, der Erstautor der Studie.

„Energiespeicherkapazität erreicht ungeahnt hohe Werte“

Mithilfe spezieller Untersuchungsmethoden an einer im Betrieb befindlichen Zelle, konnten die Forscher erstmals zeigen, dass in den Kohlenstoffnanoporen der Batterieelektrode während der Ladung feste Iod-Nanopartikel entstehen, die sich bei der Entladung wieder auflösen. Das widerspricht dem bislang vermuteten Reaktionsmechanismus und hat weitreichende Konsequenzen, wie Christian Prehal erklärt: „Damit kann die Energiespeicherkapazität der Iod-Kohlenstoffelektroden ungeahnt hohe Werte erreichen, indem sämtliche chemische Energie in den festen Iodpartikeln gespeichert wird.“ 

Dieses neue grundlegende Wissen eröffne Wege zu hybriden Superkondensatoren oder Batterieelektroden mit unvergleichlich höherer Energiedichte bei äußerst schnellen Lade- und Entladevorgängen, so die Grazer Forscher. 

 
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Mittwoch, 07.10.2020, 13:35 Uhr