Die Apfel-Natrium-Zelle

[Wiese]

Es ist manchmal kaum zu glauben. Soeben im Frühstücksfernsehen ARD/ZDF:
Forscher am Helmholzinstitut haben einen Speicher aus Äpfeln und Natrium hergestellt. Noch besser sollen Erdnusschalen sein.
Die Äpfel/Erdnüsse werden verkokst, also zu Kohlenstoff verbrannt. Der Kohlenstoff wird auf eine Alufolie aufgebracht und Natriumionen dienen als Energiespeicher. Die Natriumionen lagern sich in dem Kohlenstoff ein.
Dass man alles Mögliche verwenden kann um Akkus herzustellen, wissen wir. Die vom Institut hergestellten Akkus (derzeit offenbar Knopfzellen) können in einer Minute be- und entladen werden, und die Kapazität liegt nur etwa 20 bis 30% unter der einer Lithiumzelle.

Die Zukunft des Akkus ist also, wie ich schon immer glaube, noch vollkommen offen. Was in 10 oder 20 Jahren möglich ist, kann man wahrscheinlich heute noch nicht mal im Ansatz vorhersagen.

[Helfried]

Naja, immer diese Storys...

Ich habe vor 30 Jahren entdeckt, dass bei mir zu Hause der Strom auf den Bäumen wächst! Jeder Apfel lieferte Strom, wenn man zwei unterschiedliche Metalle hineinsteckte. In Serie reichte es locker für eine Digitaluhr. Leider war ich als Kind nicht Manns genug, diese Erfindung patentieren zu lassen.

[Schwarzwald-Stromer]

Naja, immer diese Storys...

Ich habe vor 30 Jahren entdeckt, dass bei mir zu Hause der Strom auf den Bäumen wächst! Jeder Apfel lieferte Strom, wenn man zwei unterschiedliche Metalle hineinsteckte. In Serie reichte es locker für eine Digitaluhr. Leider war ich als Kind nicht Manns genug, diese Erfindung patentieren zu lassen.

Mein älter Bruder hatte vor knapp 50 Jahren ein Buch mit Experimenten, da war die Apfel-Batterie schon drin

[Helfried]

Aber er hatte noch keine Digitaluhr zum Ausprobieren!

[c2j2]

Mein älter Bruder hatte vor knapp 50 Jahren ein Buch mit Experimenten, da war die Apfel-Batterie schon drin

Nu vergleichst Du grad Äpfel mit Birnen

[AbRiNgOi]

https://de.wikipedia.org/wiki/Natrium-Ionen-Akkumulator

Ich glaub die ersten Zellen dieses Typs sind 2012 im Labor entstanden....
Wenn ich den Bericht richtig verstanden habe, wäre das dann eine Natrium-Ionen Batterie mit Kohlenstoff als Anode (bekannt) und Aluminium als Kathode, und das wäre neu. Weil hier waren immer Metall-Phosphate im Einsatz. Im Gegensatz zu einer Litium-Ionen Batterie wo die Kathode aus Metall-Oxid in instabiler Form besteht sind die Metall-Phosphate stabiler und bis 0 entladbar.
Das die Natrium-Inen sich im Kohlenstoff einlagern ist so weit klar, aber wenn die Zelle entladen ist., müssen die ja irgendwie in die Kathode. Wie aber lagern sich die in Aluminium ein ??? oder habe ich etwas übersehen und das Aluminium ist nur die "Zuleitung"

Über diese Kathode steht hier auch sehr wenig:

Auch für die positive Elektrode entwickelten die Wissenschaftler eine umweltfreundliche Alternative und stellten diese in einer weiteren Veröffentlichung vor: Ein Material aus verschiedenen Schichten von Natrium-Oxiden, das ganz ohne das teure und umweltschädliche Element Cobalt auskommt und dennoch die gleichen Leistungsdaten wie das Cobalt-haltige Schicht-Oxid kommerzieller Lithium-Ionen-Batterien erbringt.

Quelle:https://www.pflanzenforschung.de/de/jou ... enst-10565

[ubit]

Es gibt halt mittlerweile SEHR viele technische Studien zu neuen Akkutechnologien. Doof halt nur das für den praktischen Einsatz eine Reihe von Faktoren eine Rolle spielen:

* Energiedichte (sowohl räumlich als auch bezogen auf das Gewicht)
* Leistungsdichte (bzw. entnehmbare Stromstärke)
* Ladeverhalten
* Kapazitätsverhalten über die Zeit - kalendarische Alterung
* Kapazitätsverhalten über die Lade-/Entladevorgänge (Zyklenfestigkeit)
* Materialeinsatz/Kosten (inkl. Betriebsgefahren durch die enthaltenen Rohstoffe)
* Betriebstemperaturen

Bei irgendeinem der Punkte hakt es bei den aktuellen Forschungsprojekten halt meistens. Bei den im Frühstücksfernsehen wohl erwähnten Natrium-Ionen-Akkus sind aber wohl die Zyklenfestigkeit und bisher die Energiedichte. Wenn es da tatsächlich einen Durchbruch gegeben hat der nur 20-30% weniger Energiedichte verspricht als bei LiIon-Akkus wäre immerhin einer der Punkte in lösbarer Zukunft machbar (dann wären die Infos auf Wikipedia wohl veraltet). Bleibt noch die Zyklenfestigkeit...

Problem ist halt: Jeder der oben angeführten Punkte ist ein KO-Kriterium für die Elektromobilität (Stationär wären z.B. Leistungsgewicht und Energiedichte eher zweitrangig). Einige Punkte könnte man durch Hybridtechniken abmildern (z.B. Supercaps zum puffern kurzfristiger Leistungsspitzen). (Fahr-)Akkus müssen aber eigentlich bei allen diesen Faktoren "günstige" Werte aufweisen. An einigen dieser "neuen Akkutechnologien" wird mittlerweile seit fast 50 Jahren geforscht ohne das wirklich eine Praxistauglichkeit erreicht wurde. Selbst optimistische Schätzungen gehen aktuell davon aus das wir eine neue Akkutechnologie in der Praxis allerfrühestens irgendwann zwischen 2025 und 2030 erwarten dürfen. Und es wird wohl noch deutlich länger dauern bis das dann auch "in die Breite" gehen wird.

Klar: In diesen Bereich sollte man aktuell möglichst viel forschen. Wer auch immer "die nächste Akkutechnologie" zur Serienreife entwickelt wird sich mit Sicherheit mehr als eine goldene Nase verdienen. Nicht nur die E-Mobilität wartet auf neue Akkus - auch im Bereich der erneuerbaren Energien werden Speichertechnologien in Zukunft eine ständig größer werdende Rolle spielen. Da werden dann wohl auch deutlich höhere Akkukapazitäten gebraucht als in den BEVs.

Ciao, Udo

[Schwarzwald-Stromer]

Nu vergleichst Du grad Äpfel mit Birnen

Ne, ne, mein Post war auf Helfried und seine “Erfindung” bezogen

[zitic]

Mal wieder einer von vielen Ansätzen. Es ist wichtig, dass daran geforscht wird. Aber wir müssen halt auch hier sehen, was letztlich in ein paar Jahren hinten dabei herauskommen. Entsprechend lohnt die Diskussion hier über dieses Forschungsergebnis genau wenig, wie die anderen alltäglichen Ankündigungen. Naturium-Ionen-Akkus sind bekannt, aber da gibt es sicherlich genauso noch ordentlich Forschungspotential wie bei anderen Arten. Nur weil es den Lithium-Ionen-Akku schon gibt, würde man ja auch nicht behaupten, dass das schon ausentwickelt ist.

Bei den Äpfeln/Erdnüsse geht es halt um die effiziente Erzeugung von verästelten und porösen Strukturen. Entsprechend ist das auch schon länger ein Thema über die einzelnen Forschungsbereiche hinweg (Blätter im Tissue Engineering). Beim Akku halt vor allem für die Elektroden. Letztlich braucht es dann aber auch noch eine Menge Forschung bis das ganze kommerzialisiert ist.

[Wiese]

Bei den Äpfeln/Erdnüsse geht es halt um die effiziente Erzeugung von verästelten und porösen Strukturen. Entsprechend ist das auch schon länger ein Thema über die einzelnen Forschungsbereiche hinweg (Blätter im Tissue Engineering). Beim Akku halt vor allem für die Elektroden. Letztlich braucht es dann aber auch noch eine Menge Forschung bis das ganze kommerzialisiert ist.

Genau!

Ubit zählt die wichtigen Punkte auf, es geht ja auch gar nicht darum, jetzt ausgerechnet aus Äpfeln Akkus zu machen..

Ich wollte in erster Linie darauf hinweisen, dass es immer wieder erstaunliche Ergebnisse gibt, und dass niemand sagen kann, was die Zukunft bringt.
Die Forscher im Bericht wollten in erster Linie darauf hinweisen, dass nicht unbedingt ein schwer zu beschaffendes Material der Grundstoff für Akkus sein muss.