Wasserbasierte Flow-Batterie: Leistungsfähige Solarbatterie schlägt klassische Batterien deutlich

Letztes Jahr stellte eine Gruppe Wissenschaftler die “weltweit erste Solarbatterie” vor. Es handelt sich dabei um eine Kombination aus Akku und Solarzelle. Im Test gegen traditionelle Lithium-Ionen-Akkus schlug sich die neue Batterie gut: Die Forscher beobachteten eine Energieeinsparung von etwa 20 Prozent. Dieser Wert wurde durch mehrere kleine Modifikationen des Ursprungsmodells erreicht.

Kalte Sonne — Foto: Cold Sun, Mark Vegas, Flickr, CC BY-SA 2.0

Neues Design führte zu besserer Leistung

Im letzten Oktober berichtete das Team der Ohio State University erstmals über ihre zum Patent angemeldete Technologie. Sie schufen eine Solarzelle, die essentiell ihre eigene Energie speichern konnte. Der Aufbau setzt auf drei Elektroden statt der üblichen vier und verfügt über eine Basis aus Lithium und zwei Lagen Elektroden, die durch eine Schicht porösem Kohlenstoff voneinander getrennt sind. Ein Titanium-Netz beherbergt eine farbempfindliche Photoelektrode zur Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht.

Ursprünglich dienten die porösen Materialien dazu, den Ionen der Batterie zu erlauben, zu Lithiumperoxid zu oxidieren, das dann chemisch zu Lithiumionen zersetzt und dann gespeichert wurde. Mit einem Redesign eliminierten die Forscher nun aber die Notwendigkeit von Sauerstoff in dem Prozess.

In der ersten Version nutzten die Forscher ein konventionelles flüssiges Elektrolyt aus Salz und Lösungsmittel. Dieses Elektrolyt wurde nun mit Wasser und Lithiumjodid ersetzt, was für eine günstige, hochenergetische Speichermöglichkeit für Energie sorgt. Als Ergebnis erhielten die Forscher eine Art wasserbasierte Flow-Batterie, die sie selber als “aqueous solar flow battery” und eine Weltpremiere bezeichnen.

20 Prozent effizienter als herkömmliche Batterien

Da die Batterie nun keine Luft mehr benötigt, um zu funktionieren, kann sie mit einer soliden Solarzelle abgedeckt werden. Diese basiert immer noch auf der farbempfindlichen Fotoelektrode.

Um ihren Aufbau mit einem typischen Lithium-Ionen-Batterie zu vergleichen, luden und entluden die Forscher die Batterien etwa 25 Mal. Die Batterien gaben dabei eine Spannung von 3,3 Volt. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Akku benötigte die neue Solarbatterie allerdings Nur eine Ladespannung von 2,9 Volt, um diese Ausgabe zu erreichen. Der Lithium-Ionen-Akku benötigte 3,6 Volt. Damit ist die Solarbatterie rund 20 Prozent effizienter als der herkömmliche Akku.

Das Design der Batterie wird wahrscheinlich in der nächsten Zeit noch weiter verbessert werden, um den Aufbau noch effizienter zu gestalten. Die Forscher hoffen, dass die Batterie eines Tages eine Rolle im Sektor für erneuerbare Energien spielen kann. Eventuell lassen sich mit ihrer Hilfe in Zukunft elektrische Fahrzeuge antreiben.

„This solar flow battery design can potentially be applied for grid-scale solar energy conversion and storage, as well as producing ‘electrolyte fuels’ that might be used to power future electric vehicles“, so Mingzhe Yu, der Hauptautor der Studie.

via GizMag