Harvard baut rostfreie, giftfreie, wiederaufladbare Batterie, die ein Jahrzehnt hält

Die neue Batterietechnologie könnte auf sparsame Weise Energie abspeichern, die wir verwenden können, wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint.

Forscher an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS, etwa: John A. Paulson-Institution für Ingenieurswissenschaften und angewandte Wissenschaften von Harvard) haben eine günstige, ungiftige, rostfreie Durchflussbatterie entwickelt – das ist eine Batterie, die Energie in flüssiger Form abspeichert – die in der Lage dazu ist, mehr als 10 Jahre zu halten. Die Forscher schreiben in ihrem Paper:

„Wir zeigen eine wässrige organische und metallorganische Redox Flow-Durchflussbatterie, die Reaktionsmittel nutzt, die nur aus reichlich auf der Erde vorhandenen Elementen bestehen und die bei einem neutralen pH-Wert arbeitet. Dieser Ansatz kann die mittelfristige Lebensdauer bieten, die es organisch-metallorganischen Redox Flow-Batterien ermöglichen, kosteneffektiv Elektrizität in einer Gitterskala zu speichern. Dadurch wird eine gigantische Durchdringung mit intermittierender erneuerbarer Energie ermöglicht.“

Harvard erklärt, dass Flow-Batterien (Durchflussbatterien) eine vielversprechende Speicherlösung für erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie sind. Sie lagern Energie in flüssigen Lösungen in externen Tanks – je größer die Tanks, desto mehr Energie wird abgespeichert. Da bei den derzeit erhältlichen Flow-Batterien oft ein Verschleißeffekt eintritt – ihre Energiespeicherungskapazität lässt nach, wenn sie häufig aufgeladen und wieder entladen wurden – ist es nötig, dass die Akkumulatorsäure in regelmäßigen Abständen ausgetauscht wird, um die Kapazitäten wieder zu erneuern.

Die Forscher aus Harvard haben nicht nur die Strukturen der Moleküle verändert, die in den positiven und negativen Akkumulatorsäure-Lösungen verwendet werden, so dass diese nun wasserlöslich und pH-neutral sind. Sie haben auch eine Batterie hergestellt, die nur 1% ihrer Kapazität pro 1.000 Ladungszyklen verliert und demzufolge nur minimalen Aufwand bei der Wartung und Instandhaltung benötigt – und das für einen Zeitraum, der länger ist als eine Dekade. Roy Gordon, der Thomas Dudley Cabot-Professor für Chemie und Professor der Materialwissenschaften an Harvard, kommentierte dazu:

„Weil wir dazu in der Lage waren, die Akkumulatorsäure im Wasser aufzulösen, konnten wir eine langlebige Batterie herstellen, die man im hauseigenen Keller installieren könnte. Wenn die Lösung auf dem Boden verschüttet wird, greift sie den Beton nicht an und da der Trägerstoff rostfrei ist, kann man günstigere Materialien dafür verwenden, um die Komponenten der Batterien zu bauen – etwa die Tanks und die Pumpen.“

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Die Forscher hoffen, dass sie das Ziel des Department of Energy (US-Energieministerium) erreichen können: Eine Batterie herstellen, die Energie für weniger als 100 US-Dollar (etwa 94 Euro) pro Kilowattstunde speichern kann. Dadurch würde die gespeicherte und erneuerbare Energie wettbewerbsfähig im Konkurrenzkampf mit Energie, die von traditionellen Kraftwerken produziert wird. Michael Aziz, der Gene und Tracy Sykes Professor für Material- und Energietechnologien in Harvard, merkte dazu an:

„Lithiumionenbatterien überleben nicht einmal 1.000 vollständige Ladungs- und Entladungszyklen. Wenn man auch nur ansatzweise in die Nähe dieses Kostenziels kommt, dann kann man die Welt verändern. Es wird kosteneffektiv, Batterien an so vielen Stellen zu installieren. Die Forschung bringt uns einen Schritt näher an die Erreichung dieses Ziels.“

Die neuartige Batterietechnologie wurde zum ersten Mal als Paper in der Nature im Jahr 2014 veröffentlicht. Im Rahmen des OPEN 2012-Programms erhielt das Team aus Harvard finanzielle Unterstützung von der Advanced Research Project Agency – Energy (ARPA-E) des U.S. Department of Energy (etwa: Behörde für fortgeschrittene Forschungsprojekte – Bereich Energie des US-amerikanischen Energieministeriums), um die Gitterskala-Batterie zu entwickeln. Harvard plant in Zusammenarbeit mit der Behörde weitere technologische und marktrelevante Durchbrüche im Laufe der nächsten Jahre zu fördern.

Übersetzt aus dem Englischen von AnonHQ.com.

Quellen:

• http://anonhq.com/harvard-builds-non-corrosive-non-toxic-renewable-battery-that-lasts-a-decade/
• http://www.wired.co.uk/article/flow-battery-energy-grids-harvard-university
• http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.7b00019
• http://www.digitaltrends.com/home/harvard-battery-can-last-for-10-years/
• https://www.seas.harvard.edu/news/2017/02/long-lasting-flow-battery-could-run-for-more-than-decade-with-minimum-upkeep
• http://news.harvard.edu/gazette/story/2014/01/renewable-energy-breakthrough/