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Forscher der University of Central Florida und der NASA haben ein leichtes Kohlenstoff-Verbundmaterial für Elektroautos und Raumfahrzeuge vorgestellt. Die Kreuzung aus Batterie und Superkondensator liefert Strom und ist gleichzeitig extrem stabil. Als stromspeichernde Karosserie kann es die Reichweite um 25 Prozent steigern.
Das Hybridmaterial ist leicht, aber fester als Stahl
Der „Power Suit“ könnte überall dort zum Einsatz kommen, wo leichte Energiequellen nötig sind. Das sind neben Elektrofahrzeugen auch Raumfahrzeuge, Flugzeuge und Drohnen sowie tragbare elektronische Geräte. Das Material besteht aus mehreren Schichten von Kohlenstofffasern, ist deshalb sehr schlag- und biegfest und besitzt eine hohe Zugfestigkeit.
„Es ist so stabil wie Stahl oder sogar stabiler, aber viel leichter“, erklärt Jayan Thomas von der University of Central Florida, einer der beteiligten Wissenschaftler. „Der Vorteil ist, dass dieser Verbundwerkstoff das Gewicht des Fahrzeugs senken und die Reichweite pro Ladung erhöhen kann.“ Die Batterie macht etwa 30 bis 40 Prozent des Gewichts eines E-Autos aus.
Extra-Reichweite und mehr Sicherheit für Elektroautos
Verwendet man das Material als Karosserie, kann es die Reichweite von Elektrofahrzeugen um 25 Prozent erhöhen. Als Superkondensator erhöht es gleichzeitig die Leistung, da es beim Beschleunigen einen zusätzlichen Power-Schub gibt. Der Strom fließt sowohl beim Aufladen als auch in Form von Bremsenergie in den Speicher.
Die Lebensdauer der Hybrid-Batterie ist zehn Mal so hoch wie die aktueller Elektroauto-Batterien. Hinzu kommt, dass die verwendeten Materialien ungiftig und nicht entflammbar sind. Das sei bei einem Unfall sehr wichtig für die Sicherheit der Insassen, betont Jayan Thomas. „Das ist eine enorme Verbesserung gegenüber früheren Ansätzen, wo es Probleme mit giftigen Materialien, entflammbaren organischen Elektrolyten, einer kurzen Lebensdauer oder schlechter Leistung gab“, sagt er.
Viele mögliche Anwendungen in der Raumfahrt
Für die NASA gibt es viele potenzielle Einsatzmöglichkeiten für das Wundermaterial. Zum Beispiel als Rahmen für kleine Würfelsatelliten, als Baumaterial auf anderen Planeten oder als Bestandteil von Virtual-Reality-Brillen. In kleinen Satelliten könnte die stromspeichernde Außenhülle die Batterie im Inneren überflüssig machen, was pro Start Tausende von Dollar einspart.
Der gewonnene Platz steht für zusätzliche Sensoren und Testgeräte zur Verfügung und erhöht so die Funktionalität der Satelliten. Das Hybridverhalten von Superkondensatoren und Batterien sei ideal für diese Art von Satelliten, weil sie innerhalb von Minuten aufgeladen werden können, wenn ein Satellit die sonnenbeschienene Seite der Erde umkreist, erklären die Forscher.
Als nächstes stehen Tests unter Realbedingungen an
„Diese und viele andere Anwendungen könnten eines Tages in greifbare Nähe rücken, wenn die Technologie weiter ausgereift ist“, sagt der NASA-Forscher Luke Roberson. „Es gibt viele potenzielle Anknüpfungspunkte in der Wirtschaft und in der künftigen Weltraumforschung.“
Die Technologie befindet sich derzeit auf Stufe 5, das heißt, sie wird in einer Testumgebung erprobt, die die wichtigsten Gegebenheiten einer realen Umgebung simuliert. Die nächste Stufe 6 sind dann Tests in einer realen Umgebung. Bis zur letzten Stufe 9, der kommerziellen Anwendung, sind noch weitere Entwicklungsschritte nötig.
Quellen / Weiterlesen
UCF and NASA Researchers Design Charged ‘Power Suits’ for Electric Vehicles and Spacecraft | UCF
„Super-Cap“ von Forschern der University of Central Florida erhöht die Reichweite um 25 Prozent | eCarAndBike
Bildquelle: © University of Central Florida