Forschende entwickeln kostengünstige und vielseitige Batterie mit Wasserstoffproduktion
Für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende sind effiziente Stromspeicher von entscheidender Bedeutung, um Schwankungen in der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien auszugleichen. In einem vielversprechenden Durchbruch haben Forschende nun eine zinkbasierte Batterie entwickelt, die nicht nur Strom effizient speichern kann, sondern auch Wasserstoff produziert. Durch eine neuartige Kombination von Zinkanode und wässrigem Elektrolyten wird eine beispiellose Effizienz erreicht.
Die Doppelfunktion der Zinkbatterie
Die zinkbasierte Batterie des Projekts Zn-H2 ermöglicht nicht nur eine zuverlässige Stromspeicherung, sondern besitzt auch die Fähigkeit, Wasserstoff zu produzieren. Während des Entladens der Batterie findet im wässrigen Elektrolyten eine Elektrolyse statt, bei der Wasserstoffgas entsteht. Diese einzigartige Doppelfunktion eröffnet vielversprechende Perspektiven für die Energiewende.
Erschwingliche und nachhaltige Technologie
Die Weiterentwicklung bereits bekannter Zinkbatterien ermöglichte die Kombination mit der alkalischen Wasser-Elektrolyse, was zu diesem innovativen „Doppelspeicher“ führte. Zinkbatterien sind kostengünstiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus und nutzen leicht verfügbare Rohstoffe wie Stahl, Zink und Kaliumhydroxid. Die Grundkomponenten der neuen Kombi-Batterie sind eine Zinkanode, ein flüssiger Elektrolyt aus Kaliumhydroxid und eine katalytische Gas-Elektrode als Kathode.
Die Funktionsweise der Kombi-Batterie
Während des Aufladens der Batterie wird Wasser oxidiert und Zinkoxid wird zu metallischem Zink reduziert. Bei der Entladung der Batterie wird das Zink wieder in Zinkoxid umgewandelt, wobei Wasser reduziert wird und Wasserstoffgas entsteht. Durch dieses Wechselspiel kann die Batterie Energie sowohl als Elektrizität speichern als auch Wasserstoff bereitstellen.
Effizienz und Haltbarkeit
Die Tests von Prototypen der zinkbasierten Kombi-Batterien zeigten beeindruckende Ergebnisse. Bei der Stromspeicherung wurde ein Wirkungsgrad von 50 Prozent erreicht, während die Wasserstofferzeugung einen Wirkungsgrad von 80 Prozent erzielte. Pro Kilogramm Wasserstoff benötigt das System netto 44 Kilowattstunden Strom und übertrifft damit die aktuelle Power-to-Gas-Technologie um das Doppelte. Zudem erwies sich die Kombi-Batterie als äußerst langlebig, mit mehr als 4.000 Lade- und Entladezyklen in Labortests, ohne signifikante Leistungseinbußen.
Ausblick und Zukunftsaussichten
Das Projektteam ist überzeugt, dass diese Zinkbatterie eine vielversprechende Lösung für die Energiewende darstellt. Die Fähigkeit, erneuerbaren Strom zu speichern und ihn bei Bedarf als Wasserstoff oder Elektrizität wiederzuverwenden, könnte den Weg zu einer nachhaltigen und effizienten Energiezukunft ebnen. Die zukünftige Skalierung des Systems bis zur Industrietauglichkeit ist bereits in Arbeit, und die Zinkbatterie könnte einen bedeutenden Beitrag zur Bewältigung der Herausforderungen der Energiewende leisten.
Die Entwicklung dieser vielseitigen Zinkbatterie markiert einen bedeutenden Schritt hin zu einer nachhaltigen Energiezukunft.
