Innovatives Material basiert auf Graphen
Ein neues, speziell entwickeltes Material auf Graphenbasis hat das Potential Das Speicherkapazität von Stromspeichern erheblich zu optimieren. Es verleiht Superkondensatoren Energiewerte – die bislang vor allem klassischen Bleiakkus vorbehalten waren. Mit diesem Fortschritt könnten Energiegeber effizienter und leistungsfähiger werden was die Energiebranche stark beeinflusst.
Superkondensatoren – Die Alternative zu Batterien
Seit Jahren gelten Superkondensatoren als vielversprechende Ergänzung oder Ersatz für klassische Batterien. Sie speichern Energie elektrostatisch – anstatt chemisch. Dennoch blieb bisher ein Problem bestehen: Nur ein geringerer Teil der Kohlenstoffoberfläche wurde effektiv genutzt. Daraus resultierte eine eingeschränkte Energiedichte. Genau hier setzt die Forschung der Monash University an.
Neue Oberfläche durch innovative Wärmebehandlung
Forschungsergebnisse, veröffentlicht in Nature Communications, beziehen sich auf einen einfachen aber ausgesprochen wirkungsvollen Ansatz. Mit einer veränderten Wärmebehandlung entstand eine neue Materialarchitektur namens "Multiscale reduced Graphene Oxide" (M-rGO). Das Basismaterial ist natürlich vorkommendes Graphit aus Australien. Das Herzstück des Verfahrens ist die extrem gekrümmte Struktur des Graphens die durch eine schnell thermische Behandlung erzeugt wird. Diese spezielle Form schafft kontrollierte Kanäle die den Ionentransport maßgeblich beschleunigen.
Leistungsstarkes Material mit großer Energie- und Leistungsfähigkeit
Das Ergebnis: ein Material, das hohe Energiedichten mit einer enormen Leistungsabgabe kombinieren kann. Diese Kombination zählt in der Speicherforschung zu den größten Herausforderungen. Erste Tests in sogenannten Pouch-Zellen erwiesen beeindruckende Werte: Energiedichten von bis zu 99⸴5 Wh pro Liter und Leistungsdichten von über 69 kW pro Liter. Sie zeigten ebenfalls schnelle Ladezeiten und eine hohe Stabilität über zahlreiche Ladezyklen.
Innovation in der Praxis und zukünftige Anwendungen
Laut den Forschern zählen diese Werte zu den besten die jemals für kohlenstoffbasierte Superkondensatoren gemessen wurden. Parallel zur Grundlagenforschung hält die Kommerzialisierung Einzug. Das Spin-off Unternehmen Ionic Industries produziert die neuen Graphenmaterialien industriell und arbeitet mit Partnern aus der Energiewirtschaft zusammen. Ziel ist es innovative Anwendungen zu ausarbeiten die hohe Energiereserven und schnelle Leistungsabgabe erfordern. Beispiele sind in der Elektromobilität – Industrieanlagen oder Notstromsystemen sichtbar.
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