Debreziner Forscher entwickeln vielversprechende Alternative zu Lithium-Batterien

Ein umweltfreundlicher und leistungsfähiger Prototyp einer wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie wurde von Forschern der Fakultät für Naturwissenschaften und Technik der Debreziner Universität entwickelt: Die neue Art der Energiespeicherung verwendet auf Zellulose basierende, biologisch abbaubare Materialien als Zusatzstoffe und Membranen, und die Entwicklung befindet sich bereits in der Aufbauphase, teilt der Pressedienst der Universität mit.

Der Pressemitteilung zufolge erforscht der Fachbereich Angewandte Chemie der Universität schon seit langem die Nutzbarkeit erneuerbarer Energien und deren Speichermöglichkeiten.

Die begrenzte Kapazität der heutigen Lithiumbatterien und die Tatsache, dass sie schwer zu recyceln sind, begrenzen die weitere Entwicklung. Letzteres macht es schwierig, sie in die Kreislaufwirtschaft zu integrieren, was ihre langfristigen wirtschaftlichen und ökologischen Ziele einschränkt.

Es wird viel geforscht, um diese Schwierigkeiten bei lithiumbasierten Systemen zu überwinden und Lithium durch andere Metalle zu ersetzen. „Wir entwickeln zum Beispiel eine Zinkanode, die eine besondere Art von Zink-Luft-Batterie ist, weil wir zusätzlich zu Zink als Anode auch Sauerstoff aus der Luft im Kathodenprozess gewinnen“, wird Tibor Nagy, Dozent an der Forschungsabteilung, zitiert.

Ein weiterer Vorteil des Systems sei die hohe theoretische Kapazität, die es zu einer der vielversprechendsten Alternativen zu Lithium-Batterien mache,

erläutert der Fachmann.

Was die Details betrifft, so haben die Debreziner Forscher nicht nur eine halbe Zelle getestet, wie es in der Forschung häufig der Fall ist, sondern ein komplettes Zink-Luft-System zusammengestellt, das bereits als eigenständige Batterie verwendet werden kann. So entstand ihr Prototyp, der zur Speicherung von elektrischer Energie verwendet werden kann.

Das Besondere an dem System ist, dass die Forscher lediglich eine Zinkanode und eine Aktivkohlekathode verwendet haben, die beide sehr billig sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass kein Katalysator verwendet wurde, so dass keine Schwermetalle in dem Prototyp vorhanden sind. Die Energiespeicherung auf der Kathodenseite wird durch die Verwendung von aus der Luft gewonnenem Sauerstoff erreicht, erklärt Tibor Nagy.

Er fügte hinzu, dass der Prototyp im Vergleich zu herkömmlichen Zink-Luft-Systemen in einem niedrigeren Betriebsspannungsbereich arbeitet, wodurch die Batterie unter wesentlich schonenderen Bedingungen arbeiten kann. Dies hat zu einem stabileren Betrieb geführt, ohne schädliche Prozesse, die die Kapazität und Lebensdauer verringern.

Das System ist leicht zu produzieren, einfach, billig und leicht zu recyceln, ohne problematische Komponenten,

ergänzt er.

Der Prototyp ist fertiggestellt, und jetzt geht es in der Aufbauphase darum, die Leistung zu steigern und gleichzeitig die positiven Eigenschaften zu erhalten. Die Experten arbeiten vor allem an der Erhöhung der Kapazität, haben aber auch die Zellen miteinander verschaltet, um die Ausgangsspannung zu erhöhen, erklärt der Forscher.

Die Einzelheiten und Ergebnisse der Forschung wurden im Journal of Energy Storage veröffentlicht. Tibor Nagy wurde für seine Studie mit dem Publikationspreis der Graf István Tisza Stiftung für die Universität Debrezin ausgezeichnet, so der Pressedienst.

Via MTI Beitragsbild: Pressedienst Universität Debrecen