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Aktuell  20.06.2014 (Archiv)

Kabel als Ersatz für Batterien

Forscher an der University of Central Florida (UCF) haben eine Methode entwickelt, wie leitende Kupferkabel gleichzeitig auch als Stromspeicher herhalten können.

Dazu kommt eine spezielle Ummantelung zum Einsatz, die als Superkondensator fungiert. Das Team um Nanotechnik-Professor Jayan Thomas geht zudem davon aus, dass der Ansatz auch für andere Fasern geeignet ist. Daher orten die Wissenschaftler großes Anwendungspotenzial von leichteren Raum- und Elektrofahrzeugen bis hin zur Stromspeicher-Jacke.

Dass Kupferkabel Strom leiten, ist altbekannt. Doch den UCF-Forschern ist es gelungen, ein Kabel so zu modifizieren, dass es gleichzeitig auch Energie speichern kann. Möglich machen das Haardrähte an der Oberfläche des Kabels sowie eine um dieses gewickelte Ummantelung. Wie das Team in der Ende Juni erscheinenden Ausgabe des Magazins 'Advanced Materials' beschreibt, fungieren die beiden Gruppen winziger Drähte dann als Elektroden eines Superkondensators, der Strom speichert. Das Kabel wird dadurch kaum schwerer, was ein großer Vorteil ist.

Gewichtsvorteil für Fahrzeuge

Um diese Tatsache zu verdeutlichen, verweist Thomas beispielsweise auf Elektroautos. Wenn ohnehin erforderliche Kabel gleichzeitig auch als Stromspeicher dienen, könnte auf schwere und voluminöse Akkus verzichtet werden. Das bedeutet einen potenziellen Gewichtsvorteil, der auch für die Raumfahrt sehr interessant ist. Immerhin kostet beim Start eines Satelliten letztlich jedes Gramm viel Geld. Mit Kabel-Stromspeichern statt Akkus sollten also - unter Umständen - massive Kosteneinsparungen möglich sein.

Weitere Möglichkeiten werden nun erforscht. 'Das ist sehr spannend. Wir gehen Schritt für Schritt vor', so Thomas. Er geht davon aus, dass die Ummantelung nicht nur bei Kupferkabeln funktioniert. Das lässt auf noch viel breiteres Anwendungspotenzial hoffen. Gelingt es, Textilfasern ähnlich zu behandeln, könnten Kleidungsstücke wie Jacken viel Strom beispielsweise aus eingearbeiteten Solarzellen speichern. Mit solch anziehbaren Superkondensatoren ließen sich Gadgets wie Smartphones und iPods betreiben.

Auch Kondensatoren sind mögliche Energiespeicher

Forscher der Vanderbilt University haben einen strukturellen Superkondensator entwickelt, der möglicherweise bald Batterien oder elektrische Leitungen obsolet machen könnte. Der Kondensator ermöglicht es, Energie in strukturellen Materialien zu speichern - und das für lange Zeit. Dabei soll der Superkondensator auch mechanische Belastungen problemlos überleben.

Der Superkondensator mit dem Aussehen einer dünnen grauen Waffel besteht aus Silizium-Elektroden, in deren innerer Oberfläche sich Nano-Poren befinden. Anstatt Energie wie in Batterien durch chemische Reaktionen zu speichern, behält der Superkondensator sie durch den Aufbau elektrisch geladener Ionen auf der Oberfläche des porösen Materials.

In einem Test konnte der Superkondensator Energie speichern und liefern - auch wenn die Vibrationen und der Materialstress auf den Kondensator erhöht wurden. 'Dieses Gerät demonstriert zum ersten Mal, dass es möglich ist, ein Material zu konstruieren, das eine signifikante Menge an Elektrizität speichert und abgibt, während sie von statischer Last und dynamischen Kräften wie Vibrationen beeinflusst wird', meint Vanderbilt-Forscher Cary Pint.

Die Anwendungsmöglichkeiten für die Technologie sind vielfältig. So könnten zum Beispiel die Mauern in den Wohnungen dazu dienen, Energie zu speichern und an Lichtquellen sowie an andere elektrische Geräte abzugeben. 'Was wäre, wenn wir die Tonnen an Material, die wir zu Hause haben, in elektrische Speichersysteme umwandeln, diese nicht teurer wären und noch dazu dieselben mechanischen Funktionen erfüllen?', fragt Pint.

Energie auch im Chassis des Autos

Ein Smartphone, welches durch diese Technologie angetrieben wird, könnte drahtlos durch seine Hülle geladen werden. Elektrische Autos könnten Energie in ihrem Chassis speichern. 'Superkondensatoren speichern zehn Mal weniger Energie als heutige Lithium-Batterien. Aber sie haben eine tausendfach längere Lebenszeit', so der Forscher.

Im Umkehrschluss bedeutet das, dass solche Superkondensatoren für strukturelle Applikationen besser geeignet sind. 'Es macht keinen Sinn Materialien zu entwickeln, um eine Wohnung, ein Autochassis oder ein Flugzeug zu bauen, wenn man diese jede paar Jahre wieder ersetzen muss, weil sie nicht mehr funktionsfähig sind', verdeutlicht Pint abschließend.

pte/red

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#Forschung #Batterie #Akkus #Elektroauto #Zukunft #Energie



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