Hybrid-Batterien: Mehr als nur Elektrizitätsspeicherung
In einer bemerkenswerten wissenschaftlichen Errungenschaft haben Forscher der Tsinghua-Universität eine Hybrid-Batterie entwickelt, die nicht nur Elektrizität speichert und liefert, sondern auch wertvolle Chemikalien wie Furfurylalkohol und Furoinsäure produziert. Dieses bahnbrechende System kombiniert die Eigenschaften von wiederaufladbaren Batterien und Redox-Flow-Batterien und verwendet spezialisierte Katalysatoren, um aus biomasseabgeleitetem Furfural nützliche Chemikalien zu erzeugen, während die Batterie geladen oder entladen wird.
Die Dual-Use-Batterie: Elektrische Energie und Chemikalien simultan
Herkömmliche wiederaufladbare Batterien speichern Elektrizität in ihren Elektrodenmaterialien, während Redox-Flow-Batterien Chemikalien in Tanks speichern, die an die Elektroden angeschlossen sind. Wissenschaftler haben nun ein Hybrid-Batteriesystem entwickelt, das nicht nur Elektrizität speichert und bereitstellt, sondern auch in einem kontinuierlichen Prozess nützliche Chemikalien erzeugt.
Die Umwandlung von Furfural in wertvolle Chemikalien
Während des Gebrauchs wandelt die Furfural-Nickelhydroxid-Batterie biomassebasiertes Furfural in Furfurylalkohol oder Furoinsäure um. Furfural ist eine kleine Molekülverbindung, die aus Pentosezuckern, die in landwirtschaftlichen Biomassen häufig vorkommen, gebildet wird, und es gilt als eine wichtige Plattformchemikalie, aus der eine Vielzahl von Zwischenprodukten für verschiedene Anwendungen gewonnen werden kann.
Anodenkatalysatoren: Der Schlüssel zum Erfolg
Ein Durchbruch erfolgte in Form eines bifunktionalen Metallkatalysators für die Anode. Dieser Katalysator, hergestellt aus einer Rhodium-Kupfer-Einzelmoleküllegierung, wandelte das Elektrolyt enthaltende Furfural während des Ladevorgangs der Batterie reibungslos in Furfurylalkohol um, während Furoinsäure erzeugt wurde, wenn die Batterie entladen wurde.
Kathodenmaterial: Bewährte Technologie für die Kathode
Für die Kathode identifizierten die Forscher ein kobalt-dotiertes Nickelhydroxid-Material, ähnlich den Kathodenmaterialien, die in herkömmlichen Nickel-Zink- oder Nickel-Metallhydrid-Batterien verwendet werden. Diese Kombination führte zu einem echten Dual-Use-Batteriesystem.
Leistungsstarke Batterien mit Mehrwert
Die Forscher stellten fest, dass die neue Hybrid-Batterie in Bezug auf Energiedichte und Leistungsdichte mit mehreren gängigen Batterien vergleichbar ist, aber gleichzeitig sowohl Energie als auch wertvolle Chemikalien liefert.
Quelle: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202304852
