Forscher der University of California Los Angeles stellen Nutzung für 30 Jahre und mehr in Aussicht, während cauf höchste zehn kommen.
In den USA hat ein internationales Team hat unter der Leitung der University of California Los Angeles das ursprüngliche Prinzip des Nickel-Eisen-Akkumulators wiederentdeckt und so stark verbessert, dass dieser als Speicher für überschüssigen Wind- und Solarstrom in Frage kommt. Denn er ist billiger zu produzieren als bisher eingesetzte Batterien und vor allem aufgrund seiner Langlebigkeit attraktiv für viele Anwendungen.
Minimierung entscheidend
Zehntausende Lade- und Entladezyklen sind laut den Wissenschaftlern möglich. Damit könnte er 30 Jahre lang genutzt werden, während Lithium-Ionen-Batterien auf höchste zehn kommen würden. Um die Kapazität entscheidend zu verbessern, galt es winzige Klumpen aus Eisen- bzw. Nickelatomen für die positive bzw. negative Elektrode herzustellen. Das ist mithilfe von Proteinen gelungen, die als Nebenprodukte bei der Rindfleischproduktion anfallen. Diese haben die Wissenschaftler mit Graphenoxid kombiniert – in Form von Folien aus oxidiertem Kohlenstoff, die die Dicke von einem einzigen Molekül haben und wie Bienenwaben angeordnet sind. Diese reduzierte Anordnung des Clusters auf eine Grösse von weniger als fünf Nanometern. Das ist so klein, dass 10.000 bis 20.000 Cluster erforderlich wären, um die Breite eines menschlichen Haares zu erreichen.
Elektroden sind fast nur Luft
In überhitztem Wasser ist die Mixtur schließlich „gebacken“ worden, wobei die Proteine verkohlt sind und der Sauerstoff entwich. Übrig blieb ein Aerogel aus Kohlenstoff und den Metall-Clustern, das zu fast 99 Prozent aus Luft besteht. Auf diese Weise haben die Forscher eine riesige Oberfläche erreicht, die für die Reaktionen beim Laden und Entladen zur Verfügung steht.
„Wenn die Partikel extrem klein sind, kann fast jedes einzelne Atom an der Reaktion teilnehmen. Dadurch erfolgt das Laden und Entladen viel schneller, man kann mehr Ladung speichern und die gesamte Batterie arbeitet einfach effizienter“, so Maher El-Kady, wissenschaftlicher Mitarbeiter Fachbereich Chemie und Biochemie.
