Skip to main content
main-content

27.05.2013 | Automobil + Motoren | Nachricht | Onlineartikel

TU Berlin: Chemiker forschen an Alkoholbrennstoffzellen und Magnesiumbatterien als Energiespeicher für Elektrofahrzeuge

Autor:
Angelina Hofacker

Alkoholbrennstoffzellen zur Erweiterung der Batteriereichweite und Magnesium-Ionen-Batterien: diese beiden neuartigen chemischen Energiespeichertechniken stehen im Mittelpunkt der Forschungen am Fachgebiet Technische Elektrochemie an der Technischen Universität (TU) Berlin.

Im ersten Forschungsvorhaben wollen die Wissenschaftler um Professor Dr. Peter Strasser zusammen mit Kollegen der Technischen Universität München, der Tsinghua Universität in Peking und der Tongji Universität in Schanghai neuartige Katalysatormaterialien entwickeln, die die Leistungsdichte der Alkoholbrennstoffzelle um ein Vielfaches erhöhen kann. Darüber soll auf diese Weise die Größe des Alkoholtanks minimiert werden können.

Da die nutzbare Leistungsdichte von Alkoholbrennstoffzellen bislang noch deutlich unter der von Wasserstoffbrennstoffzellen liegt, werden diese Brennstoffzellen bislang nicht für den Fahrzeugantrieb genutzt. Der Strom einer solchen Alkoholbrennstoffzelle wird zum kontinuierlichen Wiederaufladen der leistungsstärkeren Lithium-Ionen-Antriebsbatterie zur Verfügung gestellt. So könne, je nach Alkoholtankgröße, die Reichweite der Elektrofahrzeuge auf bis zu 100 km, ausgebaut werden. Daher würden solche Alkoholbrennstoffzellen auch als Reichweitenverlängerer, also Range Extender, bezeichnet, erläutern die Wissenschaftler.

Flüssiger Alkohol könne wie Benzin gespeichert und getankt werden, fügen die Forscher hinzu. In Verbindung mit einer Alkoholbrennstoffzelle könne aus einer wässrigen Alkoholmischung direkt Strom für das Fahrzeug gewonnen werden. Dies habe den großen Vorteil, dass der Alkohol direkt aus Bioverfahrensanlagen als wässrige Mischung verwendet werden könne und nicht unter großem Energie- und Kostenaufwand von Feuchtigkeitsspuren gereinigt werden müsse, wie dies gegenwärtig bei dem verwendeten Alkohol für E10 unerlässlich sei.

Magnesium als Alternative zu Lithium: weniger entflammbar und explosiv

Bei dem zweiten Vorhaben soll das Element Lithium durch Magnesium in den Antriebssystemen der Elektrofahrzeuge ersetzt werden. Anders als Lithium-Ionen-Batterien erhitzen sich magnesiumbasierte Batterien bei zu schneller Aufladung oder Überladung nicht so stark, wie die Wissenschaftler verdeutlichen. "Hinzu kommt, dass das Magnesium über hundertmal größere Vorkommen in der Erdkruste aufweist als Lithium und es dadurch nicht zu zukünftigen geopolitischen Verknappungen oder Teuerungen kommen sollte", betont Strasser die Vorteile des chemischen Elements. Eine große technische Herausforderung der Magnesiumbatterie sei das chemische Verhalten der zwischen den Batterieelektroden hin und her wandernden Magnesiumionen. Anders als für Lithium-Ionen sei die Wanderung der Magnesium-Ionen bei Auf- und Entladezyklen schlechter umkehrbar. Das begrenze die Lebensdauer der Batterien. Die Forschungen konzentrieren sich daher den Wissenschaftlern zufolge auf die Entwicklung und das Verständnis neuer Elektrodenmaterialien, die Magnesium-Ionen besser und reproduzierbar aufnehmen und abgeben.

Die beiden Forschungsprojekte sind Teil von TU9, einem deutsch-chinesischen Forschungsnetzwerkes für Elektromobilität, in dem neun deutsche technische Universitäten (TU9) und drei chinesische Universitäten an den technischen und gesellschaftlichen Aspekten elektrisch angetriebener Fahrzeuge arbeiten. Gefördert wird es vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Premium Partner

    Bildnachweise