Nachhaltige Energiespeicherung: Organische Batterien

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Forscher der Universität Uppsala, Schweden, haben nun eine vollständig organische Protonenbatterie entwickelt, die sich in wenigen Sekunden aufladen lässt. Sie besteht über 500 Ladezyklen, ohne dass ihre Kapazität signifikant abnimmt. Die verwendeten Stoffe sind klimafreundlich und gut verfügbar.

Viele heute verwendete Batterien belasten die Umwelt erheblich, nicht zuletzt durch den Abbau der darin verwendeten Metalle. »Deshalb haben wir im Rahmen unserer Forschung eine Batterie entwickelt, die aus häufig in der Natur vorkommenden Elementen aufgebaut ist und die zur Herstellung organischer Batteriematerialien verwendet werden können«, erklärt Christian Strietzel von der Fakultät für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen der Universität Uppsala.

Aus diesem Grund wählte das Forschungsteam die Chinone als Aktivmaterial für ihre Batterie. Diese organischen Kohlenstoffverbindungen kommen in der Natur reichlich vor, zum Beispiel im Rahmen der Photosynthese.

Die Eigenschaft der Chinone, die sich die Forscher zunutze gemacht haben, ist ihre Fähigkeit, beim Laden und Entladen der Batterie Wasserstoff-Ionen – sprich Protonen – zu absorbieren und wieder abzugeben (EEG Fake-Power gefährdet Stromnetz: Stürme kosten Stromkunden Hunderte Millionen).

Als Elektrolyt dient eine säurehaltige wässrige Lösung, um die Ionen innerhalb der Batterie zu transportiert. Dies ist nicht nur umweltfreundlich, sondern bietet auch eine sichere Batterie, bei der keine Gefahr besteht, dass sie explodiert oder brennt.

Aber das ist nicht der einzige Vorteil dieser Protonenbatterie. Denn sie kommt ohne die anspruchsvolle Elektronik aus, wie sie für Lithium-Ionen-Batterien erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil der Batterie ist, dass sie unabhängig von den Umgebungstemperaturen ist.

»Bekanntlich nimmt die Leistung von herkömmlichen Batterien bei niedrigen Temperaturen ab. Wir konnten nachweisen, dass unsere organische Protonenbatterie ihre Eigenschaften, wie z. B. die Kapazität, bis hinunter zu ­–24 °C beibehält«, erklärt Strietzel.

Allerdings betont der Forscher: »Es bleibt noch viel Entwicklungsarbeit an der Batterie zu leisten, bevor sie zu einem Alltagsgegenstand wird. Doch unsere Protonenbatterie ist ein großer Schritt in Richtung einer zukünftigen Herstellung von nachhaltigen organischen Batterien.« (Überteuerter Strom: Shutdown offenbart Misswirtschaft mit Ökostrom)

Organic Flow: Batterien nach dem Vorbild der menschlichen Energieversorgung

Redox-Flow-Batterien sind nicht neu, die Grundlagen der Technologie wurden bereits Mitte des 20. Jahrhunderts an der TU Braunschweig erarbeitet: Zwei unterschiedliche, flüssige Elektrolyte werden in separaten Tanks für die positive und die negative Elektrodenseite gelagert. Im sogenannten „Stack“, einem Energiewandler zwischen den Tanks, kann die Flüssigkeit dann durch zwei Halbzellen zirkulieren, wo eine elektrochemische Reaktion zur Ladung oder Entladung stattfindet.

Die CMBlu Energy AG hat dieses Konzept aufgegriffen, jedoch mit einem zentralen Unterschied: Die hier seit 2014 entwickelte Lösung kommt völlig ohne die sonst üblichen Schwermetalle und seltenen Erden aus. Stattdessen werden organische Elektrolyte aus Lignin verwendet. Diese chemische Verbindung ist in jeder Pflanze mit Struktur wie Holz oder Gras enthalten und gibt ihnen Stabilität. Doch wie kam das Unternehmen in Unterfranken darauf, Lignin zur Energiespeicherung zu nutzen? (Ohne Stromimport könnten in Deutschland die Lichter ausgehen – Bundesamt plant deshalb Notfallkochbuch!? (Video)).

Inspiriert von der Erforschung menschlicher Gehirnzellen

Der Gründer von CMBlu, Dr. Peter Geigle, ist selbst Humanmediziner und beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Energieversorgung von Gehirnzellen. Auch die Umsetzung von Nahrung in Energie im Körper ist eine Redox-Redaktion auf Basis organischer Ringmoleküle. Diese Ringmoleküle sind in der Lage, Energie aufzunehmen, zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben. Die grundlegende Idee von CMBlu war es also, diesen biologischen Vorgang nachzubilden.

„Lignin hat sich schnell als mögliche Ressource ergeben, da es sehr viele Ringmoleküle enthält und bisher nicht industriell genutzt wird“, erklärt Stefan von Westberg von CMBlu gegenüber RESET. Allein in der Zellstoff- und Papierproduktion fallen jährlich mehr als 50 Millionen Tonnen Lignin als Abfallprodukt an und werden mangels Verwendungszweck fast ausschließlich verbrannt. Laut von Westberg müssten für die Energiespeicherlösung von CMBlu also (zunächst) nicht einmal zusätzlich Bäume gepflanzt werden (Stromnetz: Düsteres Szenario – droht Deutschland am 15. Januar 2020 eine Versorgungs-Katastrophe?).

„Die Verwendung eines Holzabfallprodukts reduziert schließlich auch die Kosten drastisch, so dass man deutlich unter den aktuellen Marktpreisen für große Energiespeicher bleiben kann“, so von Westberg. Außerdem könne Lignin nach Ende der Lebensdauer vollständig recycelt werden; somit sei eine natürlich nachwachsende und dauerhaft verfügbare Quelle für die großtechnische Energiespeicherung gesichert.

Ein weiterer Vorteil sei, so das Unternehmen, die unabhängige Skalierbarkeit der Technologie. Durch ihren modularen Aufbau können theoretisch Energiespeicher in beliebiger Größe gebaut werden. Dafür müsse nur die Anzahl der Stacks erhöht werden und es könnten ganze Regionen sicher und nachhaltig mit Strom versorgt werden.

Literatur:

Welt am Limit: Elf Episoden, um sie um den Schlaf zu bringen

Freie Energie – Die Revolution des 21. Jahrhunderts

Das Freie-Energie-Handbuch: Eine Sammlung von Patenten und Informationen (Edition Neue Energien)

Quellen: PublicDomain/elektroniknet.de/reset.org am 14.04.2020

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One thought on “Nachhaltige Energiespeicherung: Organische Batterien

  1. Wie funktiniert eigendlich unser aller Herz ? Kann es sein,dass es wie ein Perpentuum funktiniert ?
    Und welches Organ entsteht bei der Entwicklung zuerst im Körper ? In diesem gibt es zB auch keinen Krebs.Magnetismus 600 mal stärker als im Gehirn.

    Wie sagt schon eine alte Volksweisheit ? Alles was das Herz nicht aufnehmen kann, kann vom Gehirn nicht umgewandelt werden.

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