Forscherteam aus Münster entwickelt Zink-Luft-Akku
Alternative zum Lithium-Ionen-Akkumulator erfolgreich getestet
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen und dessen
effiziente Speicherung sind entscheidend für das Gelingen der
Energiewende. Denn elektrische Energie kann auch zur Wärmeerzeugung
oder zum Antrieb eines Motors genutzt werden. Mit
Lithium-Ionen-Akkumulatoren – für deren Entwicklung die drei
Wissenschaftler John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira
Yoshino 2019 den Nobelpreis für Chemie erhalten haben – ist zwar
ein großer Schritt getan, doch die Rohstoffe für diese Batterien
sind endlich. Nun hat ein Forschungsteam der Fachhochschule Münster
eine Alternative vorgelegt: einen Akkumulator, der allein mit Zink
und Luft funktioniert.
Gallerie
Gerade im Hinblick auf die Ressourcenknappheit ist das eine sehr
gute Nachricht, denn die Edelmetalle und seltenen Erden in gängigen
Energiespeichern können so komplett eingespart werden. „Einer der
Vorteile ist, dass Zink weltweit sehr verbreitet ist und sogar in
Deutschland in der Erdkruste vorkommt“, erklärt Professor Peter
Glösekötter vom Fachbereich Elektrotechnik und Informatik der FH
Münster, dessen Team das Projekt zusammen mit den Unternehmen EMG
Automation sowie Energy Environment Economics 3e betreut. Außerdem
lässt sich Zink auch nach dem Einsatz in den Speichern sehr gut
weiterverwenden, denn die Zellen sind zu 98 Prozent
recycelbar.
Der Speicher funktioniert wie folgt: Wenn Zink mit Sauerstoff
reagiert, wird dabei Energie freigesetzt – die Batterie entlädt
sich. Das Zink befindet sich dabei bereits in der Zelle, der
Sauerstoff aus der Luft gelangt durch eine durchlässige Elektrode
hinein. Dass sich in der Zelle nur ein Reaktionspartner befindet,
ermöglicht zusätzlich eine höhere Energiedichte. Die Technologie
kommt bereits in den sogenannten Knopfzellen zum Beispiel für
Hörgeräte zum Einsatz, allerdings sind diese bisher nicht
wiederaufladbar. Zum Aufladen sind ein wässriger, alkalischer
Elektrolyt und eine bifunktionale Gasdiffusionselektrode oder eine
separate Ladeelektrode nötig, die eine Oxidation der entstehenden
Hydroxidionen ermöglicht. Nach Berechnungen der Wissenschaftler
funktioniert dieses System ungefähr zehn Jahre lang. Dann kann die
Elektrolyt-Kalilauge der Industrie verkauft werden, die sie etwa
zum Neutralisieren chemischer Abwässer einsetzt.
Das Batteriemanagementsystem des aktuellen Demonstrators setzt sich noch aus diskreten Komponenten zusammen. Im nächsten Entwicklungsschritt soll die Integrationsdichte des Batteriemanagementsystems und damit auch die des Gesamtsystems erhöht werden, um es auch für den kommerziellen Bereich nutzbar zu machen. Die Wissenschaftler der FH Münster wollen den Zink-Luft-Speicher so bald als möglich im konkreten Anwendungsfall testen und mit der Photovoltaikanlage auf dem Steinfurter Campus der FH Münster koppeln. -tg
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