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 Standardbausteine in Energiespeichereinheiten umgewandelt werden können, wodurch Ziegel möglicherweise in Batterien und unsere Häuser ... in riesige Batterien verwandelt werden. Wie? 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 beträchtlicher Forschung nach alternativen Möglichkeiten zur Speicherung überschüssiger erneuerbarer Energie geführt. Forschung untersucht Salzbatterien viel billiger verlieren oder auf verschiedenen dynamischen Ansätzen (in Synergie zum Beispiel mit Strahlungskühlung)
Aber es gibt ein potenzielles Mittel zur Energiespeicherung, das uns die ganze Zeit vor der Nase gestanden zu haben 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 Salzsäuredampf zu benetzen, der in die Poren eindringt 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 leitfähiger Kunststoff.
Diese Beschichtung ist eigentlich ein „Liner“ aus Nanofasern, der die Energiespeicherfähigkeit der Ziegel erhöht. Das PEDOT fungiert 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 Batterieziegel 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 Integrität der Ziegel bis zu dem Punkt beeinträchtigen kann, dass sie möglicherweise nicht mehr in der Lage sind, die wichtigsten strukturellen Komponenten 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 an Möglichkeiten, diese Nanofasern in Verbundmaterialien umzuwandeln, die die Kapazität dieser Ziegelbatterien um das Zehnfache erhöhen könnten. Andere bereits laufende Änderungen zielen darauf ab, die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Kosten zu senken.
Es ist noch ein weiter Weg zu gehen, aber zwischen Tesla und seinen Photovoltaikkacheln und diesen Batteriebausteinen „laufen“ zukünftige Häuser „das Risiko“, Erzeuger und nicht Verbraucher von Energie zu werden.
