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Forscher der Texas A&M University (TAMU) haben einen neuen Superkondensator entwickelt, der elektrisch betriebene Autos binnen weniger Minuten aufladen soll. Der Ansatz setzt auf einen flexiblen, leichtgewichtigen und kostengünstigen Energiespeicher, der mittels einer speziellen „grünen“ Elektrode realisiert wird, die aus einem Holzstoff und Mangandioxid besteht.
Dadurch bleibt die Ladekapazität noch nach tausenden von Ladezyklen stabil, versprechen die Erfinder.
„Überragende Leistung“
„Die Integration von Biomaterialien in Energiespeicher ist eine große Herausforderung, weil es nur sehr schwer möglich ist, ihre elektrischen Eigenschaften zu kontrollieren“, so Hong Liang, Professorin am Department of Mechanical Engineering an der TAMU. Außerdem sei schon der Prozess der Herstellung solcher Materialien relativ gefährlich. „Hier werden üblicherweise chemische Behandlungen angewandt, die sehr riskant sein können“, betont die Forscherin.
Doch nun sei es ihr gemeinsam mit ihrem Team gelungen, einen umweltfreundlichen Energiespeicher zu entwickeln, der nicht nur völlig ungefährlich, sondern auch noch besonders leicht und kostengünstig produziert werden kann. „In unserer Studie haben wir einen nachhaltigen Weg gefunden, einen pflanzenbasierten Superkondensator zu bauen, der eine überragende elektrische Leistung besitzt. Er ist dazu noch sehr leicht und flexibel, weshalb er sich auch sehr gut als strukturelles Element zur Energiespeicherung in Fahrzeugen eignet“, so Liang.
Stabile Speicherkapazität
Zentrales Element des neuartigen Superkondensators ist eine „grüne“ Elektrode, die aus einem Materialmix aus Holz und Mangandioxid besteht. Zunächst wird das Holz hierbei mittels eines normalen Desinfektionsmittels gereinigt und anschließend bei starker Hitze und hohem Druck zur Oxidation gebracht. Dadurch lagert sich Kaliumpermanganat und Mangandioxid ab. Schlussendlich wird das Ganze dann mithilfe eine Elektrolyt-Gels in mehreren Schichten zusammengeklebt und mit Aluminium überzogen.
Bei ersten Tests zeigte sich, dass sich mit diesem speziellen Verfahren äußerst stabile elektrochemische Eigenschaften erzielen lassen. So soll etwa die spezifische Speicherkapazität auch noch nach tausenden von Ent- und Aufladungen beinahe gleich bleiben. „Mit dem optimalen Verhältnis zwischen Holz und Mangandioxid könnten wir eine Ladekapazität erreichen, die bis zu 900 Mal größer ist als bei anderen Superkondensatoren“, ist Liang überzeugt.
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