Eines der größten Hindernisse für die Revolution der erneuerbaren Energien besteht darin, herauszufinden, wie Energie gespeichert werden kann, wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht.
Jetzt haben Wissenschaftler gezeigt, dass Standard-Bausteine in Energiespeicher umgewandelt werden können, die möglicherweise Ziegel in Batterien und unsere Häuser in riesige Batterien verwandeln. Sowie? Bedecke sie mit PEDOT.
Verlassen Sie sich nicht auf Lithium
Obwohl die Lithium-Ionen-Batterietechnologie in den letzten Jahren drastische Preissenkungen erfahren hat, sind sich die meisten Experten einig, dass sie für die Speicherung in großem Maßstab zu teuer bleiben werden. Die relative Verknappung von Lithium bedeutet auch, dass es unwahrscheinlich ist, dass sie unseren gesamten Energiebedarf decken können.
Diese (faire) Bewertung hat zu umfangreichen Untersuchungen zu alternativen Möglichkeiten zur Speicherung überschüssiger erneuerbarer Energien geführt. Forschung untersucht Salzbatterien viel billiger verlieren oder auf verschiedenen dynamischen Ansätzen (in Synergie zum Beispiel mit Strahlungskühlung)
Es gibt jedoch ein potenzielles Mittel zur Speicherung von Energie, das die ganze Zeit unter unserer Nase zu stecken scheint. In einem Artikel in Nature CommunicationsForscher der Washington University in St. Louis haben gezeigt, dass gewöhnliche Bausteine mit einem einfachen chemischen Verfahren behandelt werden können, um sie mit batterieähnlichen Energiespeichern auszustatten.
PEDOT, Beschichtung für Ziegelbatterien
Die Technik nutzt die poröse Struktur des Ziegels, um eine leitfähige Polymerschicht namens PEDOT im gesamten Ziegel abzuscheiden. Dadurch wird jeder Baustein in einen Superkondensator umgewandelt, der einem Akku ähnelt (obwohl er schnellere Ladezeiten bei geringerer Speicherkapazität aufweist).
Das Verfahren der Forscher besteht darin, die Ziegel zunächst mit einem Salzsäuredampf zu benetzen, der die Poren durchdringt und mit Eisenoxid (der Substanz, die den Ziegeln ihre rote Farbe verleiht) reagiert. Der Prozess wandelt das Oxid in eine reaktive Form von Eisen um. Letzteres interagiert mit einem anderen Gas, das durch den Ziegel injiziert wird, um einen dünnen PEDOT-Film zu erzeugen. PEDOT ist ein elektrisch leitender Kunststoff.
Diese Beschichtung ist eigentlich eine Nanofaserauskleidung, die die Energiespeicherkapazität der Ziegel erhöht. Der PEDOT wirkt tatsächlich als Elektrode.
Batterien aus Ziegeln
Das Team zeigte, dass drei kleine PEDOT-behandelte Steine ausreichten, um eine grüne LED 10 Minuten lang mit einer einzigen Ladung zu betreiben. Durch die Behandlung können die Ziegel für 10.000 Zyklen be- und entladen werden, wobei nur 10% ihrer Kapazität verloren gehen.
PEDOT, ein wunderschöner Proof of Concept
Natürlich sind Batteriesteine noch keine fertige Lösung für unsere Energiespeicheranforderungen. Ihre Energiedichte beträgt nur 1% der von Lithium-Ionen-Batterien.
In einer Pressemitteilung Julio D'Arcy, Forscher, der die Studie leitete, sagte das 50 an einem Solarpanel befestigte Steine könnten 5 Stunden lang für Notbeleuchtung sorgen. Es ist weit davon entfernt, genug Energie für zunehmend energiehungrige Häuser zu speichern.
Es besteht auch die begründete Sorge, dass die Säurebehandlung die Unversehrtheit der Ziegel so stark beeinträchtigen könnte, dass sie möglicherweise nicht mehr in der Lage sind, die Hauptbauteile eines Gebäudes zu bilden.
Aber es ist noch früh und das Team sieht großes Potenzial für Leistungs- und Stabilitätswachstum.
Laut D'Arcy arbeitet das Team bereits daran, diese Nanofasern in Verbundwerkstoffe umzuwandeln, die die Kapazität dieser Ziegelbatterien um das Zehnfache erhöhen könnten. Weitere bereits laufende Änderungen zielen darauf ab, die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Kosten zu senken.
Es ist noch ein langer Weg, aber zwischen Tesla und seinen Photovoltaikschindeln und diesen Batteriesteinen riskieren zukünftige Häuser, Produzenten zu werden, nicht Energieverbraucher.
