Deutliche Leistungssteigerung bei Meerwasserbatterien

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Meerwasserbatterien haben großes Potenzial für maritime Anwendungen. Bisher waren sie jedoch teuer und nicht leistungsfähig genug. Forscher aus Korea haben ein neues Anodenmaterial entwickelt, das diese Probleme lösen könnte.

Meerwasserbatterien: Günstig und umweltfreundlich

Schon lange basteln Forscher an neuen Batterien, die auf gut verfügbaren und günstigen Materialien basieren. Ein Beispiel dafür ist Natrium. Meerwasserbatterien nutzen Natrium, indem sie Meerwasser als Kathode verwenden. Sie sind umweltfreundlich und sicher, doch für eine kommerzielle Nutzung fehlt es an leistungsfähigen Anodenmaterialien zu vernünftigen Kosten. Forscher der Korea Maritime and Ocean University haben dafür jetzt einen Lösungsansatz gefunden.

Forscher entwickeln neues Herstellungsverfahren

Für die Anode, also den Pluspol der Batterie, sind kohlenstoffbasierte Materialien eine attraktive und kostengünstige Option. Diese müssen aber mit anderen Elementen wie Stickstoff und Schwefel kodotiert werden, um auf die nötige Leistung zu kommen. Die aktuellen Synthesewege für diese Kodotierung sind jedoch komplex, potenziell gefährlich und führen nicht einmal zu akzeptablen Ergebnissen.

Die Forscher aus Korea haben einen neuen Weg gefunden, um Stickstoff/Schwefel-kodotierten Kohlenstoff für Meerwasserbatterien zu gewinnen. Das Verfahren heißt „Plasma in liquid“: Zuerst stellen die Wissenschaftler ein Gemisch von Vorläuferstoffen her, die Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel enthalten. Anschließend geben sie Plasma in die Lösung.

Das Ergebnis ist ein Material mit hohem Stickstoff- und Schwefel-Dotierungsgrad sowie einem strukturellen Rückgrat aus Ruß. Dieses Material zeigt in Versuchen großes Potenzial für den Einsatz in Meerwasserbatterien. Die Forscher berichten von einer beachtlichen elektrochemischen Leistung mit einer Lebensdauer von über 1.500 Zyklen und einer Stromdichte von 10 A/g.

Vielfältige Einsatzfelder im Meer

Es gibt eine ganze Reihe von maritimen Anwendungsmöglichkeiten für Meerwasserbatterien. Ihr großer Pluspunkt ist, dass sie im Meer sicher betrieben werden können. Beispielsweise werden Bojen für Schifffahrtszeichen normalerweise über Blei-Säure-Batterien mit Strom versorgt. Diese sind jedoch anfällig für Korrosion, so dass sie im Wasser nicht lange halten. In Korea werden Produkte entwickelt, die diese Blei-Säure-Batterien durch Meerwasserbatterien ersetzen, die mit Solarenergie geladen werden.

Meerwasserbatterien könnten auch die Notstromversorgung von Kernkraftwerken in Küstennähe sicherstellen. Im Fall eines Tsunamis kann diese über herkömmliche Dieselgeneratoren nur schwer aufrechterhalten werden. Außerdem kommen sie als Energiequelle für Bergungsgeräte auf Passagierschiffen in Frage: Dort würden sie nicht nur eine höhere Energiedichte als herkömmliche Primärbatterien liefern, sondern auch einen stabilen Betrieb im Wasser ermöglichen. Damit steigt im Falle eines Schiffsunglücks die Überlebenswahrscheinlichkeit für die Passagiere.

Das koreanische Forscherteam ist überzeugt, dass ihr neues Anodenmaterial den Weg zu einer kommerziellen Nutzung von Meerwasser-Batterien eben könnte, die auch noch weniger kosten als heutige Lithium-Ionen-Akkus.

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