Woche der Umwelt: INM zeigt neue Technologien für die Energiewende

Das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH (Saarbrücken) präsentiert am 7. und 8.06.2016 im Park des Schlosses Bellevue (Berlin) im Rahmen der fünften „Woche der Umwelt“ die Forschungsinitiative „next>>CAP“.

Die Forscher zeigen, wie sich mit Nanokohlenstoffen umweltfreundlich Energie speichern, Wasser entsalzen und Strom erzeugen lässt.

Insgesamt 600 Bewerber für die Woche der Umwelt
Im Zentrum von next>>CAP stehen poröse Nanokohlenstoffe, die eine besonders große Oberfläche haben, beispielsweise Aktivkohle, Graphen oder Kohlenstoffnanozwiebeln. Als Elektroden können diese Materialien durch elektrisches Laden besonders viele Ionen aus Elektrolyten anlagern. Das Projekt hat zum Ziel, mit diesem Grundprinzip Technologien zur Energiespeicherung, Wasseraufbereitung und Energie-Erzeugung zu entwickeln.
Neben zwei weiteren Beteiligungen aus dem Saarland zählt die Initiative des INM zu den 190 Ausstellern, die eine Jury aus insgesamt 600 Bewerbern für die Woche der Umwelt ausgewählt hat.

Superkondensatoren übertreffen die Leistungsdichte gängiger Batterien
Zum Speichern von Energie werden Ionen in einem flüssigen Elektrolyten an je eine positiv und eine negativ geladene Elektrode angelagert. Diese elektrische Doppelschicht kann die darin gespeicherte Energie in Sekunden wieder freigeben. Je mehr positive und negative Ladungen sich anhäufen und je höher die angelegte Spannung ist, desto mehr Energie kann gespeichert werden. „Deshalb ist es wichtig, Elektroden mit möglichst großer Oberfläche herzustellen“, erklärt Volker Presser, Professor für Energie- Materialien an der Universität des Saarlandes und Leiter des Programmbereichs Energie-Materialien am INM. Diese „Superkondensatoren“ übertreffen die Leistungsdichte gängiger Batterien um ein Zehnfaches und sind dabei hundert Mal langlebiger.

Entionisierung zur Wasserentsalzung
Zusätzlich lässt sich das Prinzip des Ionen-Anlagerns („Entionisierung“) auch nutzen, um Wasser zu entsalzen: Dabei fließt das zu reinigende Wasser zwischen zwei Elektroden aus porösem Kohlenstoff, an die eine Spannung angelegt wird. Die positiv geladene Elektrode zieht dabei die negativ geladenen Ionen aus dem Wasser, die gegenüberliegende negativ geladene Elektrode zieht die positiv geladenen Teilchen aus dem Wasser. Im Falle von Brackwasser werden Natrium und Chlor entfernt, wobei die Technologie auf alle elektrisch geladenen Teilchen angewendet werden kann. Die Ionen werden in den Nanoporen des Elektrodenmaterials gespeichert, am Ende fließt gereinigtes Wasser heraus. Zur Regeneration wird die Zelle wieder entladen und steht für weitere Entsalzungszyklen zur Verfügung.

Prinzip funktioniert auch zur Stromerzeugung
Das Prinzip der Entionisierung funktioniert nicht nur, um unerwünschte Ionen aus dem Wasser zu entfernen. „Damit lässt sich auch Strom erzeugen, um zum Beispiel anfallende Abgase aus Kraftwerken für die Energiegewinnung zu nutzen“, erklärt der Kohlenstoff-Experte. Dazu müssten die Abgase lediglich als Ionen im Wasser vorliegen. Kohlendioxid eigne sich zum Beispiel sehr gut dafür. Auch Abwärme lasse sich damit verstromen. Dies funktioniere, weil die Elektroden bei niedriger Temperatur geladen und bei höherer Temperatur entladen würden. Hierbei kommt es zu einem Anstieg der Spannung, ohne dass elektrische Ladung verloren geht.
„Die elektrische Doppelschicht ist ein wirklich vielseitiges Werkzeug“, so Professor Presser, „und wir stehen erst am Anfang, das volle Potenzial technologisch nutzbar zu machen.“
Weitere Informationen unter: www.woche-der-umwelt.de

29.05.2016 | Quelle: INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH; Foto: DBU | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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