Elektrizität Batterie lädt sich durch Temperaturwechsel auf

Der Wechsel von Tag und Nacht könnte künftig ausreichen, um eine Batterie aufzuladen. Den Prototypen eines solchen Systems haben Forscher entwickelt. Die verwendeten Materialien sind verblüffend günstig.

Ladestrom aus der Steckdose: Reicht künftig auch ein Temperaturwechsel?
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Ladestrom aus der Steckdose: Reicht künftig auch ein Temperaturwechsel?


Cambridge - Die Temperatur steigt, die Temperatur fällt - in beiden Fällen erhöht der Akku seine Ladung. Eines Tages könnte der Unterschied zwischen Tag und Nacht reichen, um eine Batterie aufzuladen. Der am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge entwickelte Prototyp funktioniert bislang jedoch nur bei einem relativ hohen Temperaturunterschied. Das System lädt sich bei Wechseln zwischen 20 und 60 Grad Celsius auf. Das Team um Gang Chen vom MIT berichtet darüber im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences".

"Durch vorsichtiges Abstimmen der Zusammensetzung der Elektroden ist der Ladeprozess rein durch Wärmeenergie angetrieben", schreiben die Forscher. Es werde keine Elektrizität benötigt. Als aktive Materialien für die Elektroden wählten sie einerseits gelbes und rotes Blutlaugensalz (Kaliumhexacyanoferrat) und andererseits den Farbstoff Preußisch Blau in Form von Nanokugeln. Der Elektrolyt besteht aus einer wässrigen Lösung von Salpeter (Kaliumnitrat). Die beiden Kammern der Batterie sind durch eine Nafionmembran voneinander getrennt.

Das Besondere an den Elektroden ist, dass sie zwischen 20 und 60 Grad Celsius ihre Polarität wechseln: Bei 20 Grad ist die Elektrode mit Preußisch Blau der Minuspol und die Elektrode mit dem Blutlaugensalz der Pluspol - bei 60 Grad ist es genau umgekehrt. Mit dem Abkühlen auf 20 Grad baut sich eine Spannung auf, anschließend entlädt die Batterie sich langsam, es fließt also ein Strom. Dasselbe geschieht beim Erhitzen auf 60 Grad, sodass ein Kreislauf entsteht: Sowohl mit dem Erwärmen als auch mit dem Abkühlen wird eine Spannung erzeugt.

Noch ist der Energiegewinn auf diese Weise sehr gering: Nach Angaben von Chen und Kollegen beträgt die Effizienz bei der Umwandlung von Wärme in Strom gerade einmal ein bis zwei Prozent. Dies sei allerdings um eine Größenordnung mehr als die Ausbeute von thermogalvanischen Zellen, mit denen ebenfalls versucht werde, aus der Umgebungswärme Strom zu gewinnen. Beide Verfahren zählen zum "Energy Harvesting", einem Ansatz, bei dem kleine Mengen elektrischer Energie für mobile Geräte aus gewöhnlichen Prozessen in der Natur oder der Industrie gewonnen werden.

Die Wissenschaftler halten ihr Verfahren für attraktiv, da das Gerät keine teuren Materialien benötige und relativ einfach aufgebaut sei. Im Langzeitversuch hielt die Batterie tausend Ladezyklen mit nur minimalem Spannungsverlust durch. Das System könne eines Tages vor allem in abgelegenen Gebieten zur Energiegewinnung genutzt werden, schreiben die Forscher.

hda/dpa

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