Forschende an der Universität Uppsala haben einen großen Schritt in der Entwicklung der Protonenbatterie gemacht: Ihre voll biologische Protonenbatterie liefert nicht nur nachhaltige Energiespeicherung, sondern hat auch zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Batterien.
Herkömmliche Batterien enthalten seltene Erden. Diese sind zum einen knapp und zum anderen werden beim Abbau Säuren eingesetzt, die große Umweltprobleme verursachen. Das ist umso problematischer als der Energiebedarf durch die Digitalisierung zunehmend steigt. Die erforderliche Energie zu liefern, ohne die Umwelt weiter zu schädigen, dazu könnte die biologische Protonenbatterie beitragen.
Jetzt haben Forschende an der Universität Uppsala einen entscheidenden Fortschritt in der Herstellung nachhaltiger, biologischer Batterien gemacht. Ihre Protonenbatterie hat zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Batterien:
Aufladen in Sekundenschnelle
Die Forschenden konnten zeigen, dass ihre Batterie mit Hilfe einer Solarzelle leicht geladen werden kann. Das Aufladen kann auch ohne fortschrittliche Elektronik erfolgen, die beispielsweise bei Lithium-Batterien erforderlich ist.
Die Batterie lässt sich in Sekundenschnelle aufladen – und das über 500 Mal ohne nennenswerten Kapazitätsverlust.
Temperaturunempfindlich
Ein weiterer Vorteil der biologischen Protonenbatterie ist, dass ihre Leistung nicht von der Umgebungstemperatur beeinflusst wird. Tests zeigten, dass die Kapazität bis zu Minus 24 Grad Celsius gleichbleibend ist, erklärt Christian Strietzel von der Fakultät für Materialwissenschaften und Technik der Universität Uppsala.
Biologische Kohlenstoffverbindung: Chinone
Ausgangspunkt der Forschung war die Entwicklung einer Batterie, die aus häufig in der Natur vorkommenden Elementen aufgebaut ist. Die Wahl fiel auf die biologische Kohlenstoffverbindung Chinone, die sich als aktives Material in einer Batterie eignet. Chinone ist in der Natur reichlich vorhanden. Unter anderem ist kommt diese bei der Photosynthese vor. Die für die Forschenden entscheidende Eigenschaft war die Fähigkeit von Chinone, beim Laden und Entladen Wasserstoffionen, zu absorbieren oder abzugeben. Die Wasserstoffionen enthalten natürlich nur Protonen.
Schutz vor Explosions- und Brandgefahr
Es ist ein Elektrolyt, welcher die Wasserstoffionen innerhalb der Batterie transportiert. Die Forschenden aus Uppsala setzten dafür eine saure wässrige Lösung ein. Diese ist nicht nur umweltfreundlich, sondern schützt die Protonenbatterie auch vor Explosions- und Brandgefahr.
Der Fortschritt in der Entwicklung der biologischen Protonenbatterie weckt die Hoffnung auf eine umweltfreundliche Energieversorgung. Allerdings gebe es noch viel Entwicklungsbedarf, bevor die Batterie zu einem Haushaltsgegenstand werde, erklärt Strietzel.
Die Arbeit wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht:
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