Der Einsatz von Superkondensatoren kann in der Elektromobilität und einigen anderen Bereichen enorme Vorteile bieten. Münchener Forschern ist es jetzt gelungen, diese Technik entscheidend voranzubringen.
Kondensatoren bieten gute Möglichkeiten, wenn es darum geht, kurzfristig große Energiemengen aufzunehmen. Da elektrisch betriebene Fahrzeuge beispielsweise beim Bremsen direkt wieder
Strom generieren, kann dieser vor allem bei größeren Systemen wie LKW oder Lokomotiven zügig in einen Kondensator eingebracht werden. Beim nächsten Beschleunigungsvorgang wird die Energie dann direkt wieder abgegeben, so dass beispielsweise ein Akku eher für den gleichmäßigeren Energiebedarf auf der Strecke aufkommt.
Das Problem liegt allerdings in der relativ geringen Energiedichte der Superkondensatoren. Die üblichen Lithium-Ionen-Batterien kommen hier auf bis zu 265 Wattstunden pro Kilogramm, Superkondensatoren kamen bisher aber bestenfalls auf ein Zehntel dessen. Die Forscher der Technischen Universität München (TUM) schaffen es aber, eine Energiedichte von bis zu 73 Wattstunden pro Kilogramm zu erreichen, was schon ein enormer Fortschritt ist.
Enorme Oberflächen
Die Verbesserung der Superkondensatoren wurde dabei durch die Verwendung eines Graphen-Hybridmaterials erreicht. Das Graphen wurde dabei mit einer nanostrukturierten metall-organischen Gerüstverbindung kombiniert. Durch die hohe Porösität entsteht eine sehr große Oberfläche, an die sich in kurzer Zeit sehr viele Ladungsträger anheften können. Ein Gramm des Materials kann bis zu 900 Quadratmeter Oberfläche bereitstellen.
Darüber hinaus konnte eine sehr hohe Stabilität der Verbindung erreicht werden. Eine Superkondensator-Zelle dieser Art bringt es dabei etwa auf die doppelte Menge an Ladezyklen, die man von Lithium-Iionen-Zellen kennt. Die gespeicherte Energie des Superkondensators kann dann mit bis zu 16 Kilowatt pro Kilogramm freigesetzt werden.
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