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pte20110719002 Forschung/Technologie, Produkte/Innovationen

Batterie der Zukunft: Graphen mit Wasser

Gel macht Wundermaterial zum Energiespeicher


Graphen: Mit Wasser rückt Akku-Einsatz ein Stück näher (Bild: Wikimedia Commons)
Graphen: Mit Wasser rückt Akku-Einsatz ein Stück näher (Bild: Wikimedia Commons)

Clayton/Berlin (pte002/19.07.2011/06:10) - Ein Akku, der dieselbe Leistung bringt wie die Lithium-Ionen-Version, sich jedoch in Sekunden auflädt, extrem lange lebt und zudem wenig kostet: Dieses Potenzial wird Graphen zugeschrieben, das 2010 seinen Entdeckern den Physik-Nobelpreis verschaffte. Ein bisheriges Problem für seinen Einsatz in Akkus glauben Materialforscher der Monash University http://www.monash.edu.au nun überwunden zu haben - und zwar ausgerechnet mit Wasser, berichtet die Zeitschrift "Angewandte Chemie".

Gewünschte Trennung

Das Nanomaterial Graphen erhält man, wenn man Graphit in Schichten von der Dicke eines Atoms aufteilt (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/20110304012 ). Übrig bleibt eine fast zweidimensionale, wabenförmige Anordnung von Kohlenstoffatomen, die chemisch äußerst stabil ist, Strom leitet und zudem eine sehr große Oberfläche besitzt - beste Voraussetzungen, um Energie zu speichern. Was der Anwendung jedoch bisher im Weg steht: Schafft man größere Gebilde aus Graphen, so binden sich die dünnen Schichten sofort aneinander, wodurch sie wieder zu Graphit werden und ihre Vorzüge verlieren.

Mit Wasser bleiben die gewünschten Eigenschaften am besten erhalten, behaupten die australischen Forscher um Dan Li. Denn so lange Graphene feucht sind, stoßen sich ihre Schichten voneinander ab, was die Graphit-Entstehung verhindert. Umgesetzt in einem Gel, sei das Ergebnis deutlich besser als bisherige Ansätze, die vor allem auf Kohlenstoff basieren - vor allem was die Speichermenge als auch die Geschwindigkeit der Wiederaufladung betrifft. Das Gel ist billig und erlaubt einen Einsatz im großen Stil, so die Forscher.

Handy in Sekunden laden

"Graphene mit Gel könnten eine neue Generation von ultraschnellen Energiespeicher-Systemen begründen und Consumer Electronics-Geräte wie etwa ein iPhone binnen Sekunden aufladen", behauptet Li. Vorteilhaft sei diese Speicherart jedoch auch für noch ganz andere Bereiche wie etwa Elektrofahrzeuge oder erneuerbare Energiequellen.

Potenzial noch ungewiss

Die Graphen-Forschung hat bereits bedeutende Fortschritte wie etwa die Anwendung im Transistor erzielt, auch der Einsatz für die schnelle Datenübertragung scheint möglich. Fachexperten wie Karsten Horn, Leiter des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft http://www.fhi-berlin.mpg.de , raten dennoch ab von der Bezeichnung als "Wundermaterial". Die Erwartungen könnten dadurch womöglich zu hoch angesetzt werden.

Der Weg bis zur industriellen Anwendung sei noch lange, und auch ein Scheitern an Details sei nicht auszuschließen. "Bleiben größere Schwierigkeiten aus, könnten derartige Forschungen immerhin in fünf Jahren erste reproduzierbare Labormuster liefern", so Horn gegenüber pressetext.

Abstract zum Originalartikel unter http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201100723/abstract

(Ende)
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