Energiespeicher werden gebraucht, um erneuerbare Energie bei Spitzenzeiten zu speichern und dann abzugeben, wenn wenig erneuerbarer Strom im Netz ist. Wenn der Speicher dabei auch noch CO2 aus der Luft aufnimmt, wird die Erderwärmung sozusagen an 2 Fronten bekämpft.
Forscher*innen des Oak Ridge National Laboratory entwickelten genau so eine Batterie und konnten sie auch erfolgreich testen. Die Al-CO2-Batterie konnte erneuerbaren Strom speichern und bei ihrer Entladung das gasförmige CO2 aus der Luft in festen Kohlenstoff umwandeln.
Kostengünstige Materialien
Eine Batterie kann aus verschiedenen Verbindungen bestehen, die festlegen, wie viel Energie sie speichern kann, wie schnell sie lädt oder wie lange die Lebensdauer der Batterie ist. Bei der Batterie des Oak Ridge National Laboratory wird CO2, Natrium und kostengünstige Eisen-Nickel-Katalysatoren verwendet. Als Elektrolyt dient Salzwasser, das je nach Anforderung auch mit anderen Chemikalien gemischt werden kann.
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Das CO2 lagert sich bei der Entladung an den Elektroden ab und formt festen Kohlenstoff, was die Elektroden normalerweise blockiert und die Leistung der Batterie mindert bzw. komplett herunterfährt. Die Forscher*innen waren allerdings überrascht, als sie erkannten, dass die Batterie wieder reaktiviert werden konnte bzw. sie diesen Kohlenstofffilm auf den Elektroden gänzlich verhindern konnten.
Sie änderten dabei die Art, wie die Batterie ge- und wieder entladen wurde. Ungleichmäßige Lade- und Entladeimpulse verhindern nämlich die Filmbildung auf der Elektrode. Der Kohlenstoff sinkt als Pulver auf den Boden der Batterie ab, wo er abgeschöpft werden kann.
Auch als Langzeitspeicher geeignet
Ein weiteres Problem stellte die Speicherdauer der Batterie dar. Dafür fügten die Forscher*innen Aluminium zum Elektrolyt hinzu, wodurch die Batterie eine Ladung für 600 Stunden halten konnte, ohne an Kapazität einzubüßen. "Das ist für die Langzeitspeicherung von großer Bedeutung", sagt Forscher Ruhul Amin in einer Aussendung. "Das ist die erste Al-CO2-Batterie, die über einen langen Zeitraum stabil laufen könnte, was das Ziel ist. Nur ein paar Stunden gespeicherte Energie zu halten, ist nicht hilfreich."
Durch das Aluminium kann die Batterie außerdem fast doppelt so viel CO2 aufnehmen als ohne. Und wäre das nicht genug, kann das Batteriedesign so angepasst werden, dass nicht nur CO2 aufgenommen, sondern auch Wasserstoff freigesetzt werden kann. Dieses kann wiederum gelagert und später durch Brennstoffzellen wieder in Strom umgewandelt werden. Möglich ist auch die Herstellung von Chlorgas, das häufig als Bleichmittel verwendet wird und von Carbonaten, die ebenfalls in der Industrie gebraucht werden.