06.04.2020 - Uppsala University

Eine rein organische Protonenbatterie zur nachhaltigen Energiespeicherung

In Sekundenschnelle aufgeladen

Nachhaltige Energiespeicherung ist sehr gefragt. Forscher der Universität Uppsala haben deshalb eine rein organische Protonenbatterie entwickelt, die sich in Sekundenschnelle aufladen lässt. Die Batterie kann über 500 Mal ohne nennenswerten Kapazitätsverlust geladen und entladen werden.

Die Forscher konnten zeigen, dass ihre Batterie mit Hilfe einer Solarzelle leicht aufgeladen werden kann. Das Aufladen kann auch ohne die fortschrittliche Elektronik erfolgen, die beispielsweise bei Lithium-Batterien erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil der Batterie ist, dass sie von der Umgebungstemperatur nicht beeinflusst wird.

"Ich bin mir sicher, dass vielen Menschen bewusst ist, dass die Leistung von Standardbatterien bei niedrigen Temperaturen abnimmt. Wir haben gezeigt, dass diese organische Protonenbatterie Eigenschaften wie die Kapazität bis hinunter zu -24°C beibehält", sagt Christian Strietzel von der Fakultät für Materialwissenschaften und Technik der Universität Uppsala.

Viele der heute hergestellten Batterien haben eine große Auswirkung auf die Umwelt, nicht zuletzt durch den Abbau der darin verwendeten Metalle.

"Der Ausgangspunkt unserer Forschung war daher die Entwicklung einer Batterie, die aus Elementen aufgebaut ist, die in der Natur häufig vorkommen und die zur Herstellung von organischen Batteriematerialien verwendet werden kann", erklärt Christian Strietzel.

Aus diesem Grund hat das Forschungsteam Chinone als aktives Material in ihrer Batterie gewählt. Diese organischen Kohlenstoffverbindungen sind in der Natur reichlich vorhanden, sie kommen unter anderem bei der Photosynthese vor. Die Eigenschaft der Chinone, die sich die Forscher zunutze gemacht haben, ist ihre Fähigkeit, beim Laden und Entladen Wasserstoffionen, die natürlich nur Protonen enthalten, zu absorbieren oder abzugeben.

Als Elektrolyt wurde eine saure wässrige Lösung verwendet, die als lebenswichtige Komponente für den Ionentransport innerhalb der Batterie dient. Dies ist nicht nur umweltfreundlich, sondern bietet auch eine sichere Batterie, die frei von Explosions- und Brandgefahr ist.

"Es gibt noch viel Entwicklungsbedarf bei der Batterie, bevor sie zu einem Haushaltsgegenstand wird; die von uns entwickelte Protonenbatterie ist jedoch ein großer Schritt in Richtung der Herstellung nachhaltiger organischer Batterien in der Zukunft", sagt Christian Strietzel.

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