Elektrizität hat Wunder für die Menschheit getan. Das Problem ist jedoch, dass der größte Teil der erzeugten Energie in Form von Wärme verschwendet wird. Wissenschaftler am MIT und an der Stanford University haben einen Weg gefunden, die Restwärme der Batterie in mehr Strom umzuwandeln. Tatsächlich ist dies ein Fortschritt, der wiederverwendbaren Energiequellen eine neue Dimension verleihen könnte.
Das Konzept, die Restwärme der Batterie in wiederaufladbare Energie umzuwandeln, basiert auf dem thermogalvanischen Effekt. Das Prinzip hinter diesem Effekt ist, dass die Temperatur einen Einfluss auf die Spannung von wiederaufladbaren Einheiten / Batterien hat. Die Forscher verwendeten Wärme, die normalerweise verschwendet wird, um eine entladene Batterie zu erwärmen. Dieser heiße Akku wird aufgeladen und kühlt ab, sobald er die volle Markierung erreicht hat. Diese Kühlung entlädt die Batterie und erhöht ihre Spannung. Das Erstaunliche an dieser Batterie ist, dass sie nach dem Abkühlen mehr Strom hat als die Energie, die zum Laden verwendet wird. Dies gilt für Fälle, in denen die Temperaturunterschiede weniger als 100 Grad Celsius betragen.
Dieses neue Konzept wurde in einem Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift Nature Communications von Yuan Yang und Professor Gang Chen am MIT, dem Post-Doc Seok Woo Lee und Professor Yi Cui am Stanford sowie drei weiteren veröffentlicht wurde. “Nahezu alle Kraftwerke und Herstellungsverfahren wie die Stahlherstellung und -veredelung geben bei Raumtemperatur große Mengen an Wärme geringer Qualität ab”, sagte Cui, Associate Professor für Materialwissenschaften und -technik. “Unsere neue Batterietechnologie wurde entwickelt, um diesen Temperaturgradienten im industriellen Maßstab zu nutzen.” “Um Wärmeenergie zu sammeln, unterziehen wir eine Batterie einem vierstufigen Prozess: Heizen, Laden, Kühlen und Entladen”, sagte Lee, Postdoktorand und Mitautor der Studie in Stanford. Temperaturunterschiede von weniger als 100 Grad Celsius sind der Schlüssel für die durchgeführten Experimente. “Ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs in den USA entfällt auf minderwertige Wärme”, sagte Co-Autor Yang, Postdoc am MIT.
Dieses Konzept des Batterieladens ist ungefähr 60 Jahre alt. Den Wissenschaftlern fehlten damals die technologischen Fortschritte, um das Konzept zu testen. Außerdem war das erforderliche Material zu diesem Zeitpunkt nicht verfügbar. “Ein entscheidender Fortschritt ist die Verwendung von Material, das zu diesem Zeitpunkt für Batterieelektroden noch nicht vorhanden war, sowie Fortschritte im technischen System”, sagte Co-Autor Chen, Professor für Maschinenbau am MIT. “Diese Technologie hat den zusätzlichen Vorteil, dass kostengünstige, reichlich vorhandene Materialien und Herstellungsverfahren verwendet werden, die in der Batterieindustrie bereits weit verbreitet sind”, fügte Lee hinzu.
Dieses System weist auch einige Mängel auf, da diese Technologie geringere Leistungsdichten erzeugt, was bedeutet, dass größere Batterien zu einem Zwang werden. Außerdem dauert der Ladevorgang im Gegensatz zu herkömmlichen wiederaufladbaren Batteriesystemen ziemlich lange. Es bleibt ein Fragezeichen über die Haltbarkeit dieser Batterien. Unabhängig davon hat diese Technologie viel Potenzial.
