Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energiehybrid: Batterie trifft Superkondensator

01.12.2016

Forscher der TU Graz zeigt in Nature Materials, dass sich die hohe Energiedichte von Batterien dank flüssigem Ladungsspeicher mit der hohen Leistung von Superkondensatoren in ein System vereinen lässt.

Batterien und Superkondensatoren: Die beiden elektrochemischen Energiespeicher sind wie Tag und Nacht. Beide speichern Energie, und beide geben sie gezielt wieder frei – das allerdings mit großen Unterschieden:


Nach Stationen in Zürich, Kanada und Schottland erforscht der ERC Starting Grant-Träger Stefan Freunberger an der TU Graz neue Energiespeichersysteme.

© Lunghammer - TU Graz

Batterien speichern sehr große Energiemengen, die sie langsam, aber beständig wieder abgeben. Superkondensatoren können nur geringe Energiemengen speichern, geben diese Energie aber viel leistungsstärker ab und erzielen kurzzeitige Spitzenleistungen.

Stefan Freunberger von der TU Graz stellte sich gemeinsam mit einer Forschergruppe der südfranzösischen Université de Montpellier einem Gedankenblitz: Wieso nicht die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren gleichzeitig nutzen und in einer Art Energiehybrid vereinen?

In der aktuellen Ausgabe des renommierten Fachjournals Nature Materials stellt die Gruppe ihren Ansatz vor und beschreibt in der vom Europäischen Forschungsrat (ERC) unterstützten Arbeit erstmals ein flüssiges Ladungsspeichermaterial, das ähnlich hohe Energiedichte wie Batterien aufweist, dabei aber so hohe Leistungen wie ein Superkondensator erzielt.

Ionen mit Bewegungsdrang

„Der Grund, warum Batterien Energie so langsam abgeben und lange Ladezeiten haben, sind die festen Ladungsspeicher, in denen sich die Ionen schwer bewegen können. In Superkondensatoren bewegen sich die Ionen hingegen in Flüssigkeiten, sind also viel beweglicher als in Festkörpern“, erklärt Stefan Freunberger vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz.

Die neuartige redoxaktive ionische Flüssigkeit, die Freunberger mit den französischen Kolleginnen und Kollegen entwickelt hat, besteht aus einem organischen Salz, das bei einer Temperatur von knapp 30 Grad Celsius, also leicht über Raumtemperatur, flüssig ist. Diese Flüssigkeit kann ähnlich wie ein Festkörperspeicher viele Ionen einspeichern, erlaubt den Ionen aber viel bessere Beweglichkeit.

Von Straßenbahntüren und Elektroautos

Der Gedankenblitz von Freunberger und Co. führte zu einem ersten Ansatz eines integrierten Energieliefersystems für beständige Energieversorgung mit hoher Leistung. In einigen Fällen braucht es nach wie vor ein Entweder-oder: Automatische Türen, etwa in Straßenbahnen oder Zügen, sind eindeutig ein Fall für Superkondensatoren. Energie wird nur ganz kurze Zeit gebraucht, dafür mit hoher Leistung. In anderen Fällen sind Batterien das Mittel der Wahl.

„Unser Prinzip des Energiehybrids kann aber beispielsweise für den Einsatz in Elektroautos enorme Vorteile bringen. Bislang finden sich in E-Autos oft verschiedene Batterietypen oder Batteriesysteme gemeinsam mit Superkondensatoren. Ein einziges System mit den Vorteilen beider Energiespeicher könnte Platz und Ressourcen sparen“, sagt Freunberger.

Dieser Forschungsbereich ist an der TU Graz im Field of Expertise „Advanced Materials Science“ verankert, einem von fünf strategischen Schwerpunktfeldern.

Weitere Informationen:

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4808.html Zur Originalpublikation in Nature Materials (doi:10.1038/nmat4808)

Kontakt:
Stefan FREUNBERGER
Dipl.-Ing. Dr.sc.ETH
Institut für Chemische Technologie von Materialien
Stremayrgasse 9, 8010 Graz
Tel.: +43 316 873 32284
E-Mail: freunberger@tugraz.at

Susanne Eigner | Technische Universität Graz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Daten „fühlen“ mit haptischen Displays
15.11.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Ein magnetisches Gedächtnis für den Computer
12.11.2018 | Technische Universität Wien

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: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics