Sprühfarbe macht aus Keramikfliesen eine Batterie. Foto mit freundlicher Genehmigung der Rice University
Bis vor einer Woche war meine Beziehung zu Batterien rein prosaisch. Sicher, ich habe jeden Abend Handy- und Laptop-Akkus aufgeladen, aber ohne weitere Überlegungen, als mir die Zähne zu putzen oder an Jay Lenos Monolog vorbeizuspringen.
Dann kam das Derecho von 2012, und ich verlor, wie Millionen anderer Amerikaner, die Macht für Tage, die wie Wochen schienen. Und ich, wie so viele andere, erlag der Safthysterie, einer Obsession, die behauptet, an öffentlichen Orten zu arbeiten - Starbucks, Bibliotheken, Foodcourts in Einkaufszentren -, damit wir unsere Geräte wieder zum Leben erwecken konnten.
Heute habe ich wieder Strom. Ich schätze auch alles, was mit Elektrochemie zu tun hat, viel besser. Weil in der heutigen Welt die Batterielebensdauer eine sehr wichtige Rolle spielt, sei es, um uns im Alltag in Verbindung zu halten oder um den Schlüssel für die Zukunft von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien zu schaffen.
Wie sich herausstellte, war die vergangene Woche für die Batterien von großer Bedeutung. Am Tag vor dem Sturm, der Washington lahmlegte, wurde in Nature Scientific Reports eine Studie veröffentlicht, aus der hervorgeht, dass eine funktionierende Batterie durch einfaches Sprühen einer Oberfläche geschaffen wurde. Das stimmt, Kraft aus Farbe.
Kaum zu glauben? So hat es ein Team von Wissenschaftlern der Rice University in Texas gemacht. Sie wandelten die fünf Komponenten einer Lithium-Ionen-Batterie - einen positiven Stromkollektor, einen negativen Stromkollektor, eine Kathode, eine Anode und einen Separator - in Flüssigkeiten um und sprühten sie dann jeweils in extrem dünnen Schichten auf eine Vielzahl von Oberflächen. Sie malten Badezimmerfliesen. Sie haben Glas und Edelstahl lackiert. Sie haben flexible Folie gemalt. Sie malten einen Keramikbierkrug. Alle konnten eine Ladung tragen.
Sie verbanden sogar die Badezimmerfliesen mit einer Solarzelle. Sie waren in der Lage, ein LED-Display - es zeigte RICE - sechs Stunden lang aufleuchten zu lassen.
Wir sind noch weit davon entfernt, dass Sie Ihr Smartphone mit einem Bierkrug aufladen können, aber dies könnte ein Meilenstein sein, wenn es darum geht, neue Möglichkeiten zum Speichern von Energie zu eröffnen. Und das könnte ein Segen für die Solarenergie als Energiequelle in unseren Häusern sein.
Wie Neelam Singh, einer der Reisforscher, es ausdrückte: "Sie könnten Ihr Zuhause in eine Batterie verwandeln."
Ein Edison-Comeback?
Ebenfalls letzte Woche gaben Forscher in Stanford bekannt, dass sie der Nickel-Eisen-Batterie, von der Thomas Edison einst gehofft hatte, dass sie Autos antreiben würde, neues Leben einhauchen. Vor ungefähr 100 Jahren war Edison ein großer Anhänger von Elektroautos. Aber die Batterien waren damals nicht in der Lage, und so verlor er gegen seinen Freund Henry Ford und seinen Benzinmotor.
Das Problem bei diesen Nickel-Eisen-Batterien war, dass sie sich schmerzhaft langsam auf- und abladen ließen. Aber die Stanford-Gruppe, die Nanotechnologie einsetzt, anstatt nur Nickel und Eisen zu mischen, hat es geschafft, dass die Batterie 1000-mal schneller funktioniert als die alte Version. Das Laden eines kleinen Prototyp-Akkus dauerte nur zwei Minuten.
Nickel-Eisen-Batterien sind nicht stark genug, um heutige Elektroautos mit Strom zu versorgen. In Kombination mit dem derzeit verwendeten Lithium-Ionen-Modell könnten sie jedoch die Ladezeit eines Elektrofahrzeugs erheblich verkürzen, was jetzt Stunden in Anspruch nimmt. Dieses Setup kann einem Fahrzeug auch ermöglichen, die beim Bremsen erzeugte Energie tatsächlich zu erfassen. Und die schnelle Entladerate würde das Beschleunigen eines Autos erleichtern.
Gleichzeitig gehört IBM zu mehreren Unternehmen, die sich mit der gefürchteten Angst um die Reichweite auseinandersetzen - der Angst, dass Ihrem Elektroauto mitten im Nirgendwo der Saft ausgeht. Die typische Reichweite beträgt jetzt 100 Meilen pro Ladung. IBM hat sich zum Ziel gesetzt, diesen Wert auf 500 Meilen zu steigern, indem eine so genannte Lithium-Luft-Batterie weiterentwickelt wird.
Anstatt Sauerstoff in die Batterie einzubauen, würden Lithium-Luft-Modelle Strom erzeugen, indem sie Sauerstoff aus der Außenluft aufnehmen. Damit wären sie deutlich kleiner und leichter als die derzeit verwendeten Lithium-Ionen-Akkus.
IBM hat es geschafft, das Konzept in einem Labor umzusetzen. Zeit für einen Reality-Check. Es wird wahrscheinlich noch mindestens 10 Jahre dauern, bis es in einem Auto funktioniert.
Wer weiß, bis dahin können Sie Ihr Auto möglicherweise mit Ihrem lackierten Briefkasten aufladen, was zweifellos einen neuen Grund zum Sein braucht.
Aufladen
Hier sind neuere Nachrichten über Batterien:
- Kabel abschneiden: Es ist nur eine Frage der Zeit, bis Besitzer von Elektrofahrzeugen ihre Autos nicht mehr anschließen müssen, um aufzuladen. Stattdessen können sie es drahtlos tun, indem sie über Matten parken, die die Arbeit erledigen.
- Legen Sie das auf die Bank: Eine riesige Bank von Batterien in der Nähe der Gleise hat begonnen, Philadelphias U-Bahn-System viel Geld zu sparen. Es fängt die Energie ein, die entsteht, wenn Züge an einer Station langsamer werden, und stellt sie wieder auf die Strecke, damit sie schneller fahren können.
- Ich trage den Körper elektrisch: Zwei Ingenieure der Universität von South Carolina konnten aus einem im Laden gekauften T-Shirt Stoff machen, in dem sich eine elektrische Ladung speichern lässt.
- Die langsame Fahrt in die Freiheit: In einem brasilianischen Gefängnis können Insassen ihre Haftstrafe um einen Tag pro 16 Stunden reduzieren, wenn sie mit einem stationären Fahrrad fahren, das Batterien auflädt. Ihr Treten treibt Straßenlaternen in einer nahe gelegenen Stadt an.
- Dem Begriff „Knopfnase“ eine neue Bedeutung geben: Und jetzt die Kehrseite des Batterie-Booms: Laut einer in der Fachzeitschrift Pediatrics veröffentlichten Studie muss die Anzahl der Kinder, die diese kleinen Knopfbatterien verschluckt oder in ihre Notaufnahme gesteckt haben, an die Notaufnahme gehen Nase oder Ohr - hat sich in den letzten 20 Jahren verdoppelt.
Videobonus Hier ist eine kleine Explosion aus der Vergangenheit, als sich Fernsehwerbung der Herausforderung stellte, Batterien lustig zu machen.
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