Batterie ohne Giftstoffe: Harvard-Wissenschaftler schaffen Durchbruch

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Ein grüner Batteriespeicher für grüne Energie:

Ein Team von Harvard-Wissenschaftlern und Ingenieuren hat eine wiederaufladbare Batterie entwickelt, die Strom aus intermittierenden Energiequellen wie Sonne und Wind speichern und die besonders kosteneffizient im Heimbereich und im kommerziellen Bereich genutzt werden kann. Die Forschungsabteilung baut auf frühere Projekte derselben Mitglieder und hat sich zum Ziel gesetzt, preiswerte und zuverlässige Stromspeicher zu entwickeln. Ein besonderes Highlight ist, dass die neuen Batterien mit Elektroden ausgestattet sind, deren Verbindungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Eisen und Kalium absolut ungiftig, schwer entflammbar und überall günstig erhältlich sind. Dadurch sind sie gleichzeitig billiger als alle anderen Batteriesysteme.

Ein sicherer Batteriespeicher zu günstigen Preisen

Michael J. Aziz, Professor für Materialien und Energie Technologies an der Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) und verantwortlich für das Projekt Principal Investigator teilte mit, dass es sich hierbei um einen chemischen Vorgang handle, den man sich gerne in den Keller stellen könne. Die Batterien sind ungiftig, preiswert und die benötigten Materialien sind in rauen Mengen in der Natur zu finden. Vorteilhaft ist, dass diese Speicher kein Feuer fangen können, auch dann nicht, wenn riesige Mengen elektrischer Energie geladen werden.

Die neue Batteriechemie wurde von den Wissenschaftlern Michael Marshak, Kaixiang Lin, Roy Gordon und Thomas Dudley an der Harvard-Universität entdeckt. Dabei wird ein organischer Farbstoff mit einem preiswerten Lebensmittelzusatzstoff kombiniert, wobei sich die Batteriespannung um bis zu 50% gegenüber herkömmlichen Batterien erhöhen lässt. Die mit kostengünstigen Chemikalien hergestellten Speicher werden auch als Flow-Batterien bezeichnet.

Energiespeicherung in separaten Tanks

Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien mit festen Elektroden speichern die Flow-Batterien ihre Energie in externen Flüssigtanks, ähnlich wie bei einer Brennstoffzelle. Die Speichertanks repräsentieren die Energiekapazität, die elektrochemische Umwandlung, bei der die Flüssigkeiten umgepumpt werden, repräsentiert die Spitzenleistungskapazität. Beide Werte können unabhängig voneinander dimensioniert werden. Die gespeicherte Energiemenge kann beispielsweise durch eine Vergrößerung des Tanks erhöht werden. Durch diese Vorgehensweise ist es relativ einfach und kostengünstig, leistungsfähige Batteriesysteme zu bauen.

Ungiftige Batterien

In bisherigen Batterien werden Elektrolyte eingesetzt, bei denen Metall-Ionen wie zum Beispiel Vanadium in Säure aufgelöst werden. Diese Metalle sind nicht nur teuer und schwer zu handhaben, sondern auch ätzend. Zudem reagieren sie kinetisch äußerst träge und sind daher ineffizient. Die Harvard-Wissenschaftler haben diese Metalle durch organische, kohlenstoffbasierte Moleküle, sogenannte Chinone ersetzt. Hierbei handelt es sich um natürlich vorkommende Chemikalien, die ein integraler Bestandteil biologischer Prozesse wie zum Beispiel in der Photosynthese oder der Zellatmung, sind.

Die Harvard-Wissenschaftler setzen heute auf nicht-toxische und nicht-korrosive Ionen, die als Ferrocyanid bezeichnet werden. Ferrocyanid ist bereits im Eisen gebunden und somit ungefährlich. Dieser Stoff wird unter anderem auch in der Lebensmittelindustrie als Zusatzstoff und als Düngemittel verwendet. Ferrocyanid ist sehr löslich und in alkalischen, nicht-sauren Lösungen äußerst stabil. Der Stoff wird mit Chinon gebunden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die neuen Batterielösungen nicht korrodieren, so dass die Verpackung einer solchen Batterie mit viel günstigeren Materialien hergestellt werden kann. Hierfür reichen einfache Kunststoffhüllen aus.

Die Nachfrage nach Batteriespeichern ist ungebremst. Allein im Bereich der erneuerbaren Energien werden diese als Zwischenspeicher für Sonnen- und Windstrom benötigt. Aber auch die Automobilindustrie hat großes Interesse an zuverlässigen und günstigen Batteriespeichern. Wir denken hier in erster Linie an die Entwicklung von E-Autos. Auch Tesla zeigt schon Interesse an diesen Batterien.

Man darf gespannt sein, wie diese neuen „grünen Batteriespeicher“ auf dem Markt ankommen.

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