Sicher und nachhaltig: Koreanischen Forschern gelingt Durchbruch bei Meerwasserbatterien

Salzwasser gibt es auf der Erde mehr als genug. Es liegt daher nahe, zu schauen, ob man es sinnvoll nutzen kann. Teilweise ist dies bereits gelungen. So wurde Israel mithilfe von Meerwasserentsalzungsanlagen zum Exporteur von Trinkwasser. Schon seit vielen Jahren treibt Forscher zudem eine andere Idee um: Die sogenannte Meerwasserbatterie. Im Prinzip funktioniert diese wie eine klassische Lithium-Ionen-Batterie. Das namensgebende Lithium wird allerdings durch Natrium ersetzt. Natrium ist deutlich leichter abzubauen als Lithium und ist dementsprechend preiswerter. Bei der Kathode bringt die neuartige Batterie also einige Vorteile mit sich. Problematisch ist allerdings die Anode. Denn hier wird ein Material gesucht, das einerseits extrem leistungsfähig, andererseits aber nicht zu teuer ist. Die bisher gefundenen Lösungen erfüllten die Erwartungen in diesen Punkten nicht: Sie waren entweder nicht leistungsstark genug oder schlicht zu teuer.

Die Konstruktion der Anode ist extrem komplex

Forscher der Korea Maritime & Ocean University haben hier nun einen wichtigen Durchbruch verkündet. Sie konnten dabei allerdings auf Forschungsergebnisse aus der Vergangenheit zurückgreifen. So werden auch bei Meerwasserbatterien kohlenstoffbasierte Materialien als Anoden verwendet. Um die gewünschte Leistungsfähigkeit zu erreichen, müssen sie aber mit anderen Materialien – etwa Schwefel und Stickstoff – kombiniert werden. Die bisher bekannten Verfahren für eine solche sogenannte Co-Dotierung waren allerdings sehr komplex, teuer und teilweise gefährlich. Die mit der neuen Technologie verbundenen Hoffnungen erfüllten sich daher nicht. Die koreanischen Forscher konnten hier aber wichtige Fortschritte erzielen. Sie nennen ihr neu entwickeltes Verfahren „Plasma in Flüssigkeit“. Konkret wird zunächst ein Gemisch aus den verschiedenen Materialien angerührt. In dieses entlädt sich dann ein Plasma. Heraus kommt ein Material, das sich in der Theorie exzellent für den Einsatz in Meerwasserbatterien eignet.

Die neue Technologie könnte in Katastrophenfällen helfen

Den Angaben der Forscher zufolge verfügt das co-dotierte Anodenmaterial über die nötige Stromdichte sowie eine hohe elektrochemische Leistung. Eine damit konstruierte Batterie soll zudem rund 1.500 Mal auf- und wieder entladen werden können. Der entscheidende Punkt ist aber: Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass mit dem neuen Verfahren Meerwasserbatterien gebaut werden können, die sogar günstiger sind als klassische Lithium-Ionen-Batterien. Dies wiederum ist die Voraussetzung für den kommerziellen Erfolg des neuen Ansatzes. All zu weit wollen die Forscher sich dann aber doch nicht aus dem Fenster lehnen: Ein konkretes Datum, ab wann kommerzielle Produkte auf den Markt kommen könnten, benannte sie nicht. Sie verwiesen stattdessen auf einen weiteren Vorteil von Meerwasserbatterien: Sie können auch Fluten und Tsunamis unbeschadet überstehen und eignen sich daher besonders gut als Notstromversorgung für kritische Anlagen in Küstennähe. Die Atomkatastrophe von Fukushima hätte so beispielsweise verhindert werden können.

Via: KMOU