Letzte Aktualisierung: 27.08.2011

Anzeige

PV-Anlage: Bis zu 37% sparen!

Wir sparen für Sie bis zu 37% - durch unseren Experten-Vergleich!
Jetzt Preise vergleichen!

Japanische Wissenschaftler finden neues Material mit herausragenden Superkondensator-Eigenschaften

Superkondensatoren arbeiten nach einem anderen Prinzip der Ladungsspeicherung als Akkus: Beim Anlegen einer Spannung sammeln sich an beiden Elektroden Ionen entgegengesetzter Ladung und bilden hauchdünne Zonen von unbeweglichen Ladungsträgern. Anders als bei Akkus tritt nur eine Ladungsverschiebung, aber keine chemische Stoffänderung auf. Verschiedene Materialien eignen sich als Superkondensatoren, aber das wirklich perfekte Material wurde bisher noch nicht gefunden. Wissenschaftler in Japan haben nun eine Stoffklasse mit speziellen gerüstartig aufgebauten, mikroporösen organischen Polymeren entdeckt. Aufgrund der Anordnungen ihrer Doppelbindungen kann sich ein Teil ihrer Elektronen in ausgedehnten Bereichen des Gerüsts frei bewegen. Daher sind solche Materialien elektrisch leitfähig.

Die von Wissenschaftlern in Japan entdeckte Stoffklasse weist für Superkondensatoren interessante gerüstartig aufgebaute, mikroporöse organische Polymeren-Strukturen auf, die elektrisch leitfähig sind. (Grafik: Wiley-VCH)

Die von Wissenschaftlern in Japan entdeckte Stoffklasse weist für Superkondensatoren interessante gerüstartig aufgebaute, mikroporöse organische Polymeren-Strukturen auf, die elektrisch leitfähig sind. (Grafik: Wiley-VCH)

Für zukünftige Elektrofahrzeuge, leistungsfähige Notebook und andere tragbare elektronische Geräte wird eine neue Generation von Stromspeichermedien benötigt, die den Anforderungen besser gewachsen sind als heutige Akkus. So genannte Superkondensatoren sind hier das Material der Wahl. Ein Team um Dinglin Jiang von den National Institutes of Natural Sciences in Okazaki (Japan) hat nun ein neues Material mit herausragenden Superkondensator-Eigenschaften vorgestellt.

Für Fahrten in der Stadt sind abgasfreie Elektroautos gut geeignet, für Langstrecken dagegen bisher nicht. Probleme bereiten die zu geringe speicherbare Strommenge, die nur relativ kurze Strecken bis zum nächsten Nachladen erlauben, und die begrenzte Stromstärke, die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Fahrzeuge limitiert. So genannte Superkondensatoren könnten diese Herausforderungen meistern, denn sie vereinen die Vorteile von herkömmlichen Kondensatoren und Batterien. Wie ein Kondensator können Superkondensatoren bei Bedarf rasch hohe Stromdichten liefern, gleichzeitig speichern sie wie eine Batterie eine hohe Menge elektrischer Energie.

Superkondensatoren arbeiten nach einem anderen Prinzip der Ladungsspeicherung als Akkus. Superkondensatoren bestehen aus elektrochemischen Doppelschichten auf Elektroden, die mit einem Elektrolyt befeuchtet sind. Beim Anlegen einer Spannung sammeln sich an beiden Elektroden Ionen entgegengesetzter Ladung und bilden hauchdünne Zonen von unbeweglichen Ladungsträgern. Anders als bei Akkus tritt nur eine Ladungsverschiebung, aber keine chemische Stoffänderung auf. Verschiedene Materialien eignen sich als Superkondensatoren, aber das wirklich perfekte Material wurde bisher noch nicht gefunden. Den Wissenschaftlern in Japan gelang nun ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg.

Eine Stoffklasse mit interessanten Eigenschaften sind spezielle gerüstartig aufgebaute, mikroporöse organische Polymere. Aufgrund der Anordnungen ihrer Doppelbindungen kann sich ein Teil ihrer Elektronen in ausgedehnten Bereichen des Gerüsts frei bewegen. Daher sind solche Materialien elektrisch leitfähig. Die hohe innere Oberfläche ist wichtig für die Bildung von elektrostatischen Ladungstrennungs-Schichten in den Poren. Jiang und sein Team haben jetzt ein stickstoffhaltiges Gerüst synthetisiert, dessen Porengröße optimal ist, um Ionen rasch hinein- und hinauszulassen. Dies ist die Voraussetzung für eine schnelle Aufladung und Entladung. Die Stickstoffzentren treten zudem mit Ionen des Elektrolyten in Wechselwirkungen, die die Ansammlung von Ladungen und die Bewegung von Ionen begünstigen

Das Zusammenwirken dieser verschiedenen vorteilhaften Eigenschaften verleiht dem neuen Material ganz außergewöhnlich hohe Stromspeicher-Kapazitäten und hohe Energiedichten. Jiang und seine Kollegen konnten zeigen, dass ihre mikroporösen Gerüste viele Ladezyklen gut überstehen.

Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Sie haben eine Frage zu diesem Artikel? Wir sollten auch Ihre News bei uns veröffentlichen? Schreiben Sie uns unkompliziert eine Email an unsere Redaktion unter info[at]energie-experten.org

Sie wollen keine News von uns verpassen?

Abonnieren Sie unseren wöchentlichen Energie-Experten-Newsletter!

Energieberater

Hier finden Sie spezialisierte Energieberater in Ihrer Nähe

Kostenlose Angebote anfordern:

Das könnte Sie auch interessieren:

  • Heizung planen

    Mit unserem Heizungsplaner ermitteln Sie einfach online ein Heizungskonzept, das Ihre Heizwärmeanforderungen am Besten erfüllt. Dabei richtet sich die…

    Heizung planen
  • Solarrechner

    Mit unserem Online-Solarrechner können Sie sofort prüfen, ob sich Ihr Dach für eine Photovoltaik-Anlage technisch eignet und finanziell lohnt. Mit nur wenigen…

    Solarrechner
  • Dämmung berechnen

    Mit unserer Online-App "Dämmkostenrechner" ermitteln Sie in wenigen Schritten einfach & unkompliziert, welche Dämmung in welcher Dicke wie viel kostet, was sie…

    Dämmung berechnen

Ihre Suchanfrage wird bearbeitet