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Sonnenenergie kostengünstig speichern: Superkondensator und Elektrolyseur in einem

Forscher der UCLA haben ein Gerät entwickelt, das Sonnenenergie kostengünstig und effizient entweder in einem Superkondensator oder als Wasserstoff speichern kann. Dazu haben sie einen Superkondensator mit einem Elektrolyseur kombiniert und nutzen dazu Nickel, Eisen und Kobalt statt Platin.

UCLA, Richard Kaner, Maher El-Kady Bildquelle: © Reed Hutchinson/UCLA

Richard Kaner (li.) und Maher El-Kady (re.) mit einer Nachbildung des neuen Geräts, das sowohl als Superkondensator als auch als Elektrolyseur arbeiten kann.

Üblicherweise haben Brennstoffzellen und Superkondensatoren zwei Elektroden: eine positive und eine negative. Das an der UCLA entwickelte Gerät hat eine dritte Elektrode, die sowohl als Superkondensator fungiert, um Energie zu speichern, als auch Wasser per Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff spalten kann. Alle drei Elektroden sind mit einer Solarzelle als Stromquelle verbunden. Die von der Solarzelle geerntete elektrische Energie kann also auf zwei Arten gespeichert werden: elektrostatisch im Superkondensator oder elektrochemisch als Wasserstoff. Die Arbeit wurde nun im Wissenschaftsmagazin Energy Storage Materials veröffentlicht.

»Wasserstoff eignet sich hervorragend als Kraftstoff für Autos: Er ist billig und befördert keine Schadstoffe in die Luft – nur Wasser«, betont Richard Kaner, Professor für Chemie und Biochemie an der UCLA. »Das könnte die Kosten für Wasserstoffautos drastisch senken. Auch könnte dies Teil einer Lösung für Städte sein, um überschüssigen Strom aus den Stromnetzen zu speichern«.

UCLA, Richard Kaner, Maher El-Kady Bildquelle: © Reed Hutchinson/UCLA

Eine Nachbildung des Geräts, das sowohl als Superkondensator als auch als Elektrolyseur arbeiten kann.

Auf einen weiteren ökologischen Aspekt macht Maher El-Kady, Postdoktorand der UCLA und Co-Autor der Studie, aufmerksam: »Energie aus Wasserstoff ist nicht wirklich umweltfreundlich, solange dieser nicht aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird. Gegenwärtig stammen rund 95 Prozent des weltweiten Wasserstoffs aus der Umwandlung fossiler Brennstoffe wie Erdgas – ein Prozess, der große Mengen Kohlendioxid in die Luft freisetzt«.

Die Elektroden sind tausende Male dünner als ein menschliches Haar, um sicherzustellen, dass das Wasser der größtmöglichen Oberfläche ausgesetzt ist. Dies erhöht sowohl die Menge an Wasserstoff, die das Gerät produzieren kann, als auch die Menge an Ladung, die der Superkondensator speichert. Obwohl das Gerät in deren Handfläche passt, wäre es möglich, größere Versionen herzustellen, weil die Komponenten billig sind.