Forschung -

Energiespeicher übersteht sogar Hammerschläge

Forscher der 'Washington University in St. Louis' fertigten ein Energiespeichermedium, das einem Hammer standhalten kann, der mehr als 40 Mal auf ihn schlägt.

Der bruchsichere Superkondensator ist im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien nicht brennbar. Diese Forschungsarbeit ist die Titelgeschichte in der Zeitschrift "Sustainable Energy and Fuels".

"Versehentlich fallen gelassene Elektronik, wie z. B. ein Laptop oder ein Handy, ist ein häufiges Szenario, das zum Ausfall des Geräts führen kann", sagte Julio D'Arcy, 'Assistant Professor of Chemistry in Arts & Sciences'.

"In einigen Fällen fangen Energiespeicher aufgrund von stoßbedingten Ausfällen Feuer. Die Wahrscheinlichkeit von Aufprallschäden wird sicher noch zunehmen, wenn die Elektronik flexibler und am menschlichen Körper getragen wird."

Hongmin Wang, eine Doktorandin in Chemie, die im Labor von D'Arcy arbeitet, leitete die Bemühungen, das neue Material zu entwickeln.

Durch eine gesteuerte Rostbildung in Lösung züchteten die Forscher eine mikrometerdicke poröse Matte aus leitenden Fasern, die an einer weichen, biegsamen Schicht aus organischem Kunststoff befestigt war. Das Ergebnis ähnelt in etwa einem offenen Sandwich.

"Dies ist derselbe Mechanismus, der für die Bildung von Rost auf der Oberfläche eines nassen Stahlstücks verantwortlich ist", sagte D'Arcy. "Hier haben wir die Ausrichtung der Nanostruktur so gewählt, dass sich ein Polymerfilm parallel zu einer rostigen Oberfläche bildet."

"Es entsteht eine verflochtene Matte aus polymeren Nanofasern mit einer textilartigen Struktur, die flexibel und ideal für die Energiespeicherung in einem Superkondensator ist."

Immer wieder bogen die Forscher ihr neues Material in verschiedene Winkel. Sie schlugen es wiederholt, und sie testeten es auch mit einem Aufprall, der einer Autokollision bei etwa 50 kmh entspricht. Die gleiche Aufprallenergie würde andere Materialien wie Metall und Kohlenstoff zerbrechen.

Gegen diese Extremtests hielt sich der neue Energiespeicher sehr gut: Nach dem ersten Hammerschlag behielt er 80 Prozent seiner Fähigkeit, Energie mit Spitzeneffizienz zu speichern; nach 40 wiederholten Schlägen lag es immer noch bei 74 Prozent.

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