Neue Akkumulatoren für Elektrofahrzeuge mit großer Reichweite

Einschränkungen bei der Energiedichte von Akkumulatoren bedeuten in der Praxis eine geringere Fahrreichweite von Elektrofahrzeugen.

Dies stellt für die Marktaufnahme dieser Fahrzeuge das größte Hindernis dar. Eine neue Technologie, welche die Reaktion von Metall und Luft nutzt, könnte sich erheblich auf die Akkulaufzeit auswirken.

Das EU-finanzierte Projekt NECOBAUT (New concept of metal-air battery for automotive application based on advanced nanomaterials) wurde mit dem Ziel ins Leben gerufen, Nanomaterialien in Akkumulatoren zu integrieren. Die Forscher zielten darauf ab, die Reaktion von Eisen und Luft über ein Verfahren nutzbar zu machen, mit dem es theoretisch möglich ist, dass Akkumulatoren achtmal mehr Energie als konventionelle Akkumulatoren speichern.

Akkumulatoren wandeln gespeicherte chemische Energie über chemische Reaktionen in elektrische Energie um. Jede Akkuzelle – Elektrofahrzeuge verfügen üblicherweise über hunderte dieser Zellen – besteht aus einer positiven Elektrode, einem Ionenleiter, der flüssig oder fest sein kann und einer negativen Elektrode. Das Team verwendete metallbasierte Nanomaterialien, um die Fläche mit Elektroden zu vergrößern, die für chemische Reaktionen verfügbar sind.

Im Hinblick auf die Anode wurden verschiedene nanostrukturierte Eisencarbidmaterialien untersucht, die von Carbon mit einer großen Oberfläche unterstützt werden. Es wurden Zusatzstoffe hinzugefügt, um die Wasserstoffbildung gering zu halten und die Ladeeffizienz zu steigern. Verschiedene Katalysatoren wurden zudem in Bezug auf die Kathode (luftseitig) getestet, so unter anderem innovative Perowskit-Materialien, die von Projektpartnern entwickelt worden waren. Diese wurden an kommerziellen Kohlenstoffträgermaterial und an Kohlenstoffträgermaterial aus dem Projekt untersucht.

Basierend auf den Testergebnissen stellten die Forscher Eisen- und Luftelektroden her und wurde nach und nach eine Metall-Luft-Akkuzelle zusammengebaut, bei der das Elektrolyt zirkuliert, um Wärme abzuleiten und Gase zu entfernen. Ein Trennelement verhindert, dass interne Kurzschlüsse auftreten und verbessert die Sicherheit. Umfassende Tests untermauerten das Potenzial zur Erreichung der Ziele im Hinblick auf die Energiedichte.

Die Optimierung aller Materialien und Komponenten unter verschiedenen Betriebsbedingungen vereinfachte den Entwurf eines finalen Prototypen. Die kostengünstige und lang anhaltende NECOBAUT-Alternative zu Li-Ion-Akkus stellt in Aussicht, dass Elektrofahrzeuge vor dem nächsten Aufladen größere Strecken zurückzulegen können. Diese neue Technologie, die gewährleistet, dass Akkumulatoren die theoretisch höchstmögliche Speicherkapazität erreichen, könnte schon bald im Straßenverkehr Anwendung finden.

www.ec.europa.eu/commission/index_en

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26.04.2017   |  

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