Stabil, effizient, umweltschonend

Forscher entwickeln vielversprechenden Wärmespeicher

5. April 2022, 17:00 Uhr | Kathrin Veigel
Uni Halle Uni Leipzig Wärmespeicher
Felix Marske, Doktorand an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, mit einer Probe des neuen Materials.
© Marian Sorge/Uni Halle

Ein neues Material zur Wärmespeicherung, entwickelt an den Unis Halle und Leipzig, könnte dabei helfen, Häuser energetisch deutlich zu verbessern. Im Gegensatz zu bekannten Stoffen kann das neue Material deutlich mehr Wärme aufnehmen, ist stabiler und es besteht aus unbedenklichen Substanzen.

Bei der Erfindung der Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Universität Leipzig handelt es sich um einen sogenannten Latentwärmespeicher. Dieser kann durch einen Wechsel des Aggregatzustands von fest zu flüssig sehr viel Wärme aufnehmen. Erhärtet das Material, wird dabei die gespeicherte Wärme wieder abgegeben. Das Prinzip kennt man von Handwärmekissen.

Die Erfindung aus Halle soll aber nicht in Manteltaschen zum Einsatz kommen, sondern zum Beispiel in der Bauindustrie. Dort könnte sie in Form großer Platten in Wände integriert werden, die so während der Sonnenstunden am Tag Wärme aufnehmen und später bei niedrigeren Temperaturen wieder abgeben können. So ließe sich viel Energie sparen: Das neue Material speichert den Berechnungen der Forschenden zufolge bei einer Aufheizung von 10 °C des Materials bis zu 24-mal mehr Wärme als herkömmlicher Beton oder Gips.

Anders als bei Handkissen schmelzen die Platten aus dem Stoffgemisch jedoch nicht, wenn sie Wärme aufnehmen. »Der eigentlich flüssige Wärmespeicher ist in unserer Entwicklung in einem Gerüst aus festem Silikat eingeschlossen und kann durch hohe Kapillarkräfte nicht austreten«, erklärt Prof. Dr.-Ing. Thomas Hahn vom Institut für Chemie der MLU. Für die Herstellung kommen vor allem umweltverträgliche Stoffe zum Einsatz: ungefährliche Fettsäuren, wie sie in Seifen und Cremes vorkommen. Die verwendeten Zusätze, die dem Material seine Festigkeit und erhöhte Wärmeleitfähigkeit verleihen, können aus Reishülsen gewonnen werden.

In einer aktuellen Studie im Journal of Energy Storage beschreibt das Forscherteam Schritt für Schritt, wie sich die Struktur des Materials bildet und wie sich die genutzten Chemikalien gegenseitig beeinflussen. Unterstützung erhielt das Team hierbei von den Forschenden um Prof. Dr. Kirsten Bacia von der MLU, die den Mechanismus mittels Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht haben.

»Das Wissen darüber ist für die weitere Optimierung und auch für eine mögliche Produktion im industriellen Maßstab wichtig«, sagt Felix Marske, der die Entwicklung im Rahmen seiner Promotion bei Thomas Hahn vorantrieb. Noch findet die Produktion nämlich in kleinen Mengen im Labor statt. Das neue Material könnte künftig aber in Kombination mit weiteren Schritten dabei helfen, Gebäude energetisch deutlich effizienter zu gestalten oder auch Photovoltaik- und Batteriesysteme passiv zu kühlen, um deren Wirkungsgrade weiter zu erhöhen.

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