Sauerstoff-Ionen-Batterie

Neue Erfindung: Die Sauerstoff-Ionen-Batterie revolutioniert Energiespeicherung

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An der Technischen Universität (TU) Wien ist Wissenschaftlern eine bahnbrechende Erfindung gelungen: die Sauerstoff-Ionen-Batterie. Diese neuartige Batterie zeichnet sich durch eine extrem lange Lebensdauer aus, kommt ohne seltene Elemente aus und löst zudem das Problem der Brandgefahr. Obwohl Lithium-Ionen-Batterien heutzutage in zahlreichen Anwendungen, von Elektroautos bis hin zu Smartphones, zu finden sind, stellen sie nicht für alle Einsatzgebiete die optimale Lösung dar. Die neu entwickelte Sauerstoff-Ionen-Batterie bietet einige entscheidende Vorteile, auch wenn ihre Energiedichte im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien geringer ausfällt.

Sauerstoff-Ionen-Batterie: Regenerierbar, langlebig und umweltfreundlich für erneuerbare Energiespeicher

Einer der Hauptvorteile dieser neuen Batterie besteht darin, dass ihre Speicherkapazität im Laufe der Zeit nicht unwiderruflich abnimmt. Im Gegenteil, sie lässt sich regenerieren, was eine außerordentlich lange Lebensdauer ermöglicht. Darüber hinaus kann sie ohne seltene Elemente hergestellt werden und besteht aus unbrennbaren Materialien. Zusammen mit Kooperationspartnern aus Spanien wurde die neue Batterieidee bereits zum Patent angemeldet. Für große Energiespeicher, wie sie zur Aufbewahrung elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen benötigt werden, könnte die Sauerstoff-Ionen-Batterie eine hervorragende Lösung darstellen.

Keramische Materialien als Schlüssel zum Erfolg

Die Forscher der TU Wien verfügten bereits über umfangreiche Erfahrung im Umgang mit keramischen Materialien, die in Brennstoffzellen zum Einsatz kommen. Diese Expertise inspirierte sie dazu, zu untersuchen, ob solche Materialien auch für die Herstellung einer Batterie geeignet sein könnten. Die untersuchten keramischen Materialien sind in der Lage, doppelt negativ geladene Sauerstoff-Ionen aufzunehmen und abzugeben. Wenn eine elektrische Spannung angelegt wird, wandern die Sauerstoff-Ionen von einem keramischen Material zum anderen und können anschließend wieder zurückwandern, um elektrischen Strom zu erzeugen.

Das grundlegende Funktionsprinzip ähnelt dem der Lithium-Ionen-Batterie, wie Prof. Jürgen Fleig erklärt. Dennoch bieten die verwendeten Materialien einige wichtige Vorteile. Keramik ist nicht brennbar, wodurch Brandunfälle, die bei Lithium-Ionen-Batterien immer wieder auftreten, nahezu ausgeschlossen sind. Zudem können teure oder umweltschädlich gewonnene seltene Elemente vermieden werden.

Die Anpassungsfähigkeit keramischer Materialien ist laut Tobias Huber ein großer Vorteil, da sie es ermöglicht, bestimmte schwer erhältliche Elemente problemlos durch andere zu ersetzen. Obwohl der Batterieprototyp noch Lanthan verwendet – ein nicht seltenes, aber auch nicht alltägliches Element –, laufen bereits Forschungsarbeiten, um auch dieses durch kostengünstigere Alternativen zu ersetzen. Auf den Einsatz von Kobalt oder Nickel, die in vielen Batterien verwendet werden, kann bei der Sauerstoff-Ionen-Batterie völlig verzichtet werden.

Enormes Potenzial für lange Lebensdauer

Ein weiterer entscheidender Vorteil der neuen Batterietechnologie ist ihre potenzielle Langlebigkeit. Alexander Schmid erklärt, dass viele Batterien das Problem haben, dass die Ladungsträger nach einer gewissen Zeit nicht mehr beweglich sind. Dadurch können sie nicht mehr zur Stromerzeugung genutzt werden, was zu einer sinkenden Kapazität der Batterie führt. Nach zahlreichen Ladezyklen kann dies ein ernstes Problem darstellen.

Die Sauerstoff-Ionen-Batterie hingegen lässt sich einfach regenerieren: Wenn Sauerstoff durch Nebenreaktionen verloren geht, kann der Verlust durch Sauerstoff aus der Umgebungsluft ausgeglichen werden.

Obwohl das neue Batteriekonzept nicht für Smartphones oder Elektroautos vorgesehen ist – die Sauerstoff-Ionen-Batterie erreicht lediglich etwa ein Drittel der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien und funktioniert bei Temperaturen zwischen 200 und 400 °C –, ist die Technologie für die Speicherung großer Energiemengen äußerst interessant.

Revolutionäre Energiespeicherlösung für erneuerbare Energien und nachhaltige Zukunft

Alexander Schmid ist der Ansicht, dass die Sauerstoff-Ionen-Batterie eine ausgezeichnete Lösung für die Zwischenspeicherung von Solar- oder Windenergie darstellt. In Fällen, in denen ohnehin ein ganzes Gebäude mit Energiespeichermodulen ausgestattet wird, spielen die geringere Energiedichte und die erhöhte Betriebstemperatur keine entscheidende Rolle. Die Stärken der Batterie – ihre lange Lebensdauer, die Möglichkeit, große Mengen dieser Materialien ohne seltene Elemente herzustellen, und das Fehlen von Brandgefahr – sind gerade in solchen Anwendungen von besonderer Bedeutung.

Zusammenfassend kann die Sauerstoff-Ionen-Batterie als eine revolutionäre Erfindung betrachtet werden, die das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir elektrische Energie speichern, grundlegend zu verändern. Die langfristigen ökologischen und ökonomischen Vorteile dieser Technologie könnten wesentlich zur Verbesserung der Effizienz und Sicherheit von Energiespeichersystemen beitragen, insbesondere im Bereich der erneuerbaren Energien.

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