Superkondensatoren: Ziegelsteine als Stromspeicher

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Auf der Suche nach kostengünstigen Speichern experimentieren Forscher auch mit scheinbar abwegigen Materialien. Zum Beispiel mit ganz gewöhnlichen roten Ziegeln. US-Forschern ist es jetzt gelungen, sie als Stromspeicher zu nutzen.

Eine spezielle Beschichtung macht die Ziegel leitfähig

Rote Ziegel speichern schon heute Energie, nämlich in Form von Wärme. Forscher der Washington University in St. Louis haben kürzlich bewiesen, dass diese Ziegel sich auch als Stromspeicher eigenen. Dazu nutzten sie eine spezielle Beschichtung aus Nanofasern eines elektrisch leitfähigen Kunststoffs (PEDOT). Sie tränkten die Steine in einer Flüssigkeit, die PEDOT-Bestandteile enthielt. Dank ihrer porösen Struktur nehmen die Ziegel die Flüssigkeit gut auf. Sie verbindet sich mit dem Eisenoxid – also dem Rost – in den Steinen, das als Katalysator wirkt. So wird aus der Flüssigkeit ein fester Kunststoff, der Elektrizität speichern und leiten kann.

Mit ihren Versuchen, über die im Fachmagazin „Nature Communications“ berichtet wurde, haben die Autoren die grundsätzliche Machbarkeit ihres Ziegelspeichers gezeigt. Die gespeicherte Strommenge ist aber noch sehr gering: Ein Ziegelstein, der ein grünes LED-Licht angeschlossen war, konnte dieses zehn Minuten lang mit Strom versorgen.

Die Ziegel könnten zunächst die Notbeleuchtung sichern

Doch Studienautor und Chemiker Julio D’Arcy ist sicher, dass man mit dieser Methode künftig Strom für Gebäude speichern könnte. Im Gegensatz zu den Materialien für Lithium-Ionen-Batterien sind Ziegel als Baumaterial ohnehin vorhanden und werden überall genutzt. Würden die beschichteten Ziegel großflächig verbaut, könnten sie etwa die Notbeleuchtung eines Gebäudes mit Strom versorgen. Für fünf Stunden Notbeleuchtung etwa reichen 50 Ziegel aus, sagt D’Arcy. Die Ziegel lassen sich bis zu 10.000 Mal wieder aufladen und besitzen dann noch 90 Prozent ihrer Kapazität.

Die Forscher betonen, dass noch viel mehr Entwicklungsarbeit nötig ist. Noch ist auch nicht geklärt, ob die Ziegel mit der Beschichtung genauso stabil sind wie vorher. Doch dass sie sich grundsätzlich als Stromspeicher eignen, ist vielversprechend. Wenn sich ein Weg findet, dass die Ziegel mehr Energie speichern können, könnte man irgendwann auch größere Geräte mit Strom aus der Wand betreiben, etwa Laptops.

Die Ziegel sind technisch gesehen Superkondensatoren

Technisch gesehen seien die Ziegel keine Batterien, sondern Superkondensatoren, schreiben die Forscher. Im Vergleich zu Batterien können Superkondensatoren Energie deutlich schneller aufnehmen, sie aber nicht lange speichern. Sie können Batterien nach heutigem Stand deshalb noch nicht ersetzen. Deshalb betont D’Arcy auch, man habe lediglich einen Denkanstoß geliefert, am Ziel sei man aber noch nicht.

Doch wenn es gelingt, die Kapazität zu erhöhen, hätte man eine nachhaltige Alternative zu heutigen Stromspeichern. Im Idealfall könne eine Ziegelmauer in Funktion eines Superkondensators hunderttausende Male pro Stunde wiederaufgeladen werden, sagte D’Arcy. Ziegel als Stromspeicher könnten so ein Baustein für die Energiewende sein, um beispielsweise Solarstrom zwischenzuspeichern.

Herstellungskosten müssen sinken

Dafür müssen aber die Herstellungskosten noch sinken. Im Augenblick gehen die Autoren von 2 bis 3 Dollar Herstellungskosten pro Stück aus. Wenn sich ein Weg findet, die Kosten zu senken und gleichzeitig die Speicherkapazität zu erhöhen, könnten die Ziegel eine echte Alternative werden, hoffen die Forscher. Möglich wäre zum Beispiel, spezielle Ziegel für die Energiespeicherung herzustellen, die bestimmte Materialien und Mineralien enthalten.

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