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Grünalgen-Batterien

Kostengünstige Batterien auf Grünalgen-Basis

11.09.2009 | Redakteur: Andreas Mühlbauer

Prof. Maria Strømme (l.) und Gustav Nyström
Prof. Maria Strømme (l.) und Gustav Nyström

Schwedischen Forschern ist es gelungen, Batterien auf Basis von Grünalgen herzustellen. Diese sind besonders günstig und lassen sich praktisch überall produzieren. Anwendungsgebiete sehen die Wissenschaftler für Elektronik in Gebrauchsgegenständen wie Kleidung oder Medikamentenpackungen.

Eine massenhafte Vermehrung von Cladophora-Algen könnte in Zukunft anstelle einer Plage ein willkommenes Rohstoffaufkommen bedeuten. Denn Forscher am Ångström Laboratory der Universität Uppsala haben festgestellt, dass die grünen Algen die Basis für besonders umweltfreundliche Akkus bilden können. „Wir sprechen hier von Batterien, die hauptsächlich aus Papier und Salzwasser bestehen und mit einem ausreichend starken Mixer theoretisch daheim in der Küche hergestellt werden könnten – ohne den großen Energieaufwand, der bei heutigen Batterien nötig ist“, sagt Maria Strømme, Professorin für Nanotechnologie am Ångström Laboratory. Möglich wird das dadurch, dass die Algen-Zellulose eine ungewöhnliche Nanostruktur hat, wie die Wissenschaftler in Nano Letters berichten.

Bis zu 1000 Ladezyklen bereits realisiert

„Diese Algen haben eine spezielle Zellulose-Struktur, die sich durch eine sehr große Oberfläche auszeichnet“, erklärt Gustav Nyström, Doktorand am Ångström Laboratory. Diese Struktur haben die Forscher mit einer 50 nm dicken Schicht aus dem Polymer Polypyrrol überzogen. Das Resultat ist ein völlig neues Elektrodenmaterial, das in Akkus zum Einsatz kommen kann. „Wir haben eine Batterie geschaffen, die fast nichts wiegt und neue Rekorde in Sachen Ladegeschwindigkeit und Kapazität bei Polymer-Zellulose-basierten Batterien setzt“, sagt Nyström. Die Kapazität sank bei ersten Tests zwar noch um sechs Prozent bei 100 Ladezyklen, doch durch weitere Optimierungen sind ansehnliche Lebensdauern möglich. „Wir haben schon erreicht, dass diese Batterie über 1000 Zyklen hält“, betont Strømme.

Herstellung ohne moderne Ausrüstung möglich

In Sachen spezifischer Kapazität kann der Ansatz zwar mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus nicht ganz mithalten, doch ist mit diesen zu konkurrieren auch nicht das Hauptziel der Forscher. Vielmehr soll die Technologie neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen. „Wegen der möglichen Kosteneffizienz könnten die Batterien in intelligenten Textilien genutzt werden“, nennt Strømme ein Beispiel.

Besonders großes Potenzial bietet aber die einfache Herstellung. „Diese kann ohne moderne Ausrüstung erfolgen, was eine Produktion vor Ort in Entwicklungsländern ermöglicht“, erklärt die Wissenschaftlerin. Man könne die Möglichkeiten kaum erträumen, welche die Technologie bieten könnte, wenn sie ausgereift ist. „Versuchen Sie sich vorzustellen, was man alles schaffen kann, wenn sich eine Batterie in Tapeten, Kleidung, Medikamentenpackungen und mehr integrieren lässt“, sagt Strømme.

Die Algen-Batterie ist ein Beispiel für den praktischen Wert interdisziplinärer Forschung. Strømme hatte sich über Jahre mit pharmazeutischen Anwendungen der Cladophora-Zellulose befasst. Das Projekt, das zum materialwissenschaftlichen Durchbruch in Sachen Energiespeicher geführt hat, wurde erst gemeinsam mit dem Chemiker Leif Nyholf ins Leben gerufen.

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