Graphit + Wasser = Zukunft von Energiespeichern

10. Dezember 2013, 14:35 Uhr
Graphit + Wasser = Zukunft von Energiespeichern
Graphit + Wasser = Zukunft von Energiespeichern

Eine Kombination aus zwei gewöhnlichen Materialien - Graphit und Wasser – könnte ein Lithium-Ionen-Batterien vergleichbares Energiespeicher-System ergeben, das sich aber in Sekunden aufladen lässt und eine fast unbegrenzte Lebensdauer besitzt.

 

Dr. Dan Li und sein Forschungsteam vom Department of Materials Engineering der Monash University in Australien arbeiten mit einem Material namens Graphen, das die Grundlage der nächsten Generation von ultraschnellen Energiespeicher bilden könnte.

"Sobald wir dieses Material richtig beherrschen, können Sie Ihr iPhone in wenigen Sekunden oder noch schneller aufladen“, so Dr. Li.

 

Graphen lässt sich durch das Aufbrechen von Graphit in ultradünne – nur ein Atom starke – Schichten herstellen. In dieser Form hat es bemerkenswerte Eigenschaften. Graphen ist mechanisch stark, chemisch stabil, ein ausgezeichneter elektrischer Leiter und hat, was noch wichtiger ist, eine extrem große Oberfläche.

 

„Mit diesen Eigenschaften ist Graphen sehr gut für den Einsatz als Energiespeicher geeignet“, sagt Dr. Li. „Der Grund dafür, dass Graphen nicht schon überall verwendet wird, liegt darin, dass sich diese extrem dünnen Schichten beim jedem Versuch, eine brauchbare Makrostruktur herzustellen, sofort miteinander verbinden und sich wieder zu Graphit zurückbilden. Dadurch geht ein Großteil der Oberfläche und in der Folge das typische Verhalten von Graphen verloren.“

 

Dr. Li hat mit seinem Team jetzt den Schlüssel zur Erhaltung der bemerkenswerten Eigenschaften von einzelnen Graphen-Schichten entdeckt: Wasser!

Bei feuchtem Graphen - in Gel-Form – bilden sich abstoßende Kräfte zwischen den ultradünnen Schichten, die das Zusammengehen der Schichten verhindern, so dass die Eigenschaften von Graphen tatsächlich genutzt werden können.

 

"Die Technik ist sehr einfach und kann leicht in größerem Maßstab eingesetzt werden. Als wir diese Methode entdeckten, konnten wir es kaum glauben. Wir nehmen zwei kostengünstige Grundstoffe - Wasser und Graphit - und machen daraus dieses neue Nanomaterial mit faszinierenden Eigenschaften ", sagte Dr. Li.

 

Als Elektrodenmaterial für elektrochemische Energiespeicher übertrifft Graphen-Gel deutlich die bisherige auf Kohlenstoff basierte Technologie, sowohl in Bezug auf die Speicherkapazität als auch auf den Lade-/Entladestrom. Davon profitieren nicht nur Smartphones und Touchpad-Computer. Das neue Material ermöglicht auch zuverlässige und kostengünstige Energiespeicher, die in extrem kurzer Zeit große Energiemengen speichern und abgeben können, um Lastschwankungen in Stromnetzen mit hohem Anteil an regenerativer Energie auszugleichen. Die neuen Speichersysteme könnten auch den Schlüssel zur großflächigen Einführung von Elektrofahrzeugen darstellen. Graphen-Gel erscheint auch viel versprechend für den Einsatz in Membranen zur Wasseraufbereitung, in biomedizinischen Geräten und in Sensoren.

 

Dr. Li arbeitet mit seinem Team bereits seit 2006 in der Graphen-Forschung  und hat kürzlich in einer Reihe von renommierten Zeitschriften wie “Advanced Materials“, „Angewandte Chemie“ und „Chemical Communications“ Forschungsergebnisse veröffentlicht.

 

Bild: Gengping Jiang

 

Mehr Info:

www.monash.edu.au/news/show/graphite-water-the-future-of-energy-storage

 

 

 

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