Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Hoffnungsträger: Alkoholbrennstoffzellen und Magnesiumbatterien

24.05.2013
Chemiker der TU Berlin forschen an neuartigen elektrochemischen Energiespeichern für Elektrofahrzeuge
Zwei neuartige chemische Energiespeichertechnologien für Elektrofahrzeuge stehen im Mittelpunkt der Forschungen am TU-Fachgebiet Technische Elektrochemie. Unter Leitung von Prof. Dr. Peter Strasser arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Alkoholbrennstoffzellen, um die Reichweite der Batterien zu erweitern, und an der Magnesiumionen-Batterie. „Beide Speichertechnologien könnten den heute üblichen chemischen Speichertechnologien in wichtigen Punkten überlegen sein“, sagt Peter Strasser.

Zusammen mit Kollegen der TU München, der Tsinghua Universität in Peking und der Tongji Universität in Schanghai wollen sie neuartige Katalysatormaterialien entwickeln, die die Leistungsdichte der Alkoholbrennstoffzelle um ein Vielfaches erhöhen und damit die Größe des Alkoholtanks minimieren.

Wasserstoffgespeiste Brennstoffzellen werden bereits heute in Elektrofahrzeugen als Energiespeicher und -wandler eingesetzt. Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiesysteme, die chemisch gespeicherte Energie eines chemischen Brennstoffs, zum Beispiel Wasserstoff, direkt in elektrischen Strom umwandeln und mithilfe eines Elektromotors das Elektrofahrzeug antreiben. Die heute übliche Speicherung des sehr energiereichen Wasserstoffgases in Hochdrucktanks, die auch unter den Fahrersitzen angebracht sein können, sowie das Befüllen dieser Tanks erfordern sehr strenge Sicherheitsvorkehrungen und stoßen in der Öffentlichkeit oft noch auf Ablehnung.
Flüssiger Alkohol hingegen könnte wie Benzin gespeichert und getankt werden. In Verbindung mit einer Alkoholbrennstoffzelle kann aus einer wässrigen Alkoholmischung direkt Strom für das Fahrzeug gewonnen werden. Dies hat den großen Vorteil, dass der Alkohol direkt aus Bioverfahrensanlagen als wässrige Mischung verwendet werden kann und nicht unter großem Energie- und Kostenaufwand von Feuchtigkeitsspuren gereinigt werden muss, wie das gegenwärtig bei dem verwendeten Alkohol für E10 unerlässlich ist.

Da die nutzbare Leistungsdichte von Alkoholbrennstoffzellen noch deutlich unter der von Wasserstoffbrennstoffzellen liegt, werden diese Brennstoffzellen nicht für den Fahrzeugantrieb genutzt. Der Strom wird zum kontinuierlichen Wiederaufladen der leistungsstärkeren Lithiumionen-Antriebsbatterie zur Verfügung gestellt. Das verlängert je nach Größe des Alkoholtanks die Reichweite der Elektrofahrzeuge von etwa 50 Kilometer auf hunderte von Kilometern, ähnlich den heutigen Benzinfahrzeugen. Eine solche Alkoholbrennstoffzelle wird daher als „range extender“ (Reichweitenverlängerer) bezeichnet.
Bei dem zweiten Vorhaben soll das Element Lithium durch Magnesium in den Antriebssystemen der Elektrofahrzeuge ersetzt werden, weil Magnesium weniger entflammbar und explosiv ist. Anders als Lithiumionen-Batterien erhitzen sich Magnesium-basierte Batterien bei zu schneller Aufladung oder Überladung nicht so stark. „Hinzu kommt, dass das Magnesium über hundertmal größere Vorkommen in der Erdkruste aufweist als Lithium und es dadurch nicht zu zukünftigen geopolitischen Verknappungen oder Teuerungen kommen sollte“, sagt Peter Strasser. Eine große technische Herausforderung der Magnesiumbatterie ist das chemische Verhalten der zwischen den Batterieelektroden hin und her wandernden Magnesiumionen. Anders als für Lithiumionen ist die Wanderung der Magnesiumionen bei Auf- und Entladezyklen schlechter umkehrbar. Das begrenzt die Lebensdauer der Batterien. Die Forschungen konzentrieren sich daher auf die Entwicklung und das Verständnis neuer Elektrodenmaterialien, die Magnesiumionen besser und reproduzierbar aufnehmen und abgeben.

Die TU-Projekte sind Teil des „TU9 deutsch-chinesischen Forschungsnetzwerkes Elektromobilität“, in dem neun große deutsche technische Universitäten (TU9) und drei chinesische Eliteuniversitäten an den technischen und gesellschaftlichen Aspekten elektrisch angetriebener Fahrzeuge arbeiten. Gefördert wird es vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Die Forschungen am Fachgebiet von Peter Strasser werden mit mehr als einer Million Euro finanziert.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Prof. Dr. Peter Strasser, Institut für Chemie, Fachgebiet Technische Elektrochemie, Straße des 17. Juni 124, 10623 Berlin, Tel.: 030/314-29542, Fax: -22261, E-Mail: pstrasser@tu-berlin.de, http://www.technischechemie.tu-berlin.de

Stefanie Terp | idw
Weitere Informationen:
http://www.technischechemie.tu-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Ein Supermikroskop für ganz Nordbayern
17.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht ISFH-CalTeC ist anerkanntes Kalibrierlabor für die Bestätigung von Solarzellen-Weltrekorden
17.01.2018 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Projekt "HorseVetMed": Forscher entwickeln innovatives Sensorsystem zur Tierdiagnostik

17.01.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt

17.01.2018 | Physik Astronomie

Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

17.01.2018 | Physik Astronomie