Infopunkte Forschung

raum&zeit Ausgabe 241

Aluminium Schwefel Akku mit vielen Pluspunkten

Weitere Alternative zu Lithium-Ionen-Technik

Über brauchbare Alternativen zu Lithium-Ionen-Akkus hat raum&zeit bereits mehrfach berichtet. Hier eine weitere: der Aluminium-Schwefel-Akku. Entwickelt hat ihn ein Team internationaler Forscher um den emeritierten Professor Donald Sadoway vom Massachusetts Institute for Technology. Als Elektrolyt und damit dritter Haupt-Bestandteil neben den namensgebenden Elektroden-Materialien dient Chlor-Aluminat, ein Salz mit relativ niedrigem Schmelzpunkt (circa 100 °C). Die Temperatur stellt sich beim Lade- und Entladevorgang natürlich ein. Erster Pluspunkt: Diese drei Zutaten sind gängige Industrieprodukte, überall auf der Erde reichlich vorhanden und können ohne nennenswerte Umweltbelastung gewonnen werden. Dadurch erübrigt sich der Aufbau anfälliger und energieintensiver Lieferketten. Zweiter Pluspunkt: Die Herstellungskosten sollen bei nur etwa einem Sechstel von Lithium-Ionen-Akkus liegen. Drittens: Der Elektrolyt kann sich nicht entzünden, wie man das von Lithium-Ionen-Akkus kennt, bei denen es durch Dendritenbildung zu einem thermischen Durchgehen kommen kann. Doch das ist noch nicht alles. Der Aufladevorgang soll nur etwa eine Minute dauern und viele Hunderte Mal ohne Verschleiß möglich sein. Derzeit arbeiten die Forscher daran, die neue Technologie zur Marktreife zu bringen. Stresstests unter extremen äußeren Bedingungen und eine hohe Anzahl an Ladezyklen sollen die Alltags- und Massentauglichkeit sicherstellen. Die Aktivitäten wurden in der neu gegründeten Firma Avanti gebündelt. Erforscht wird auch das Potenzial der neuen Speichertechnologie, kleine bis mittlere Gebäude mit einigen Dutzend Kilowattstunden aus kostengünstigen Groß-Akkus zu versorgen. Auch eine mögliche Verwendung als Back-Up-Speichersysteme für Erneuerbare bei sogenannten Dunkelflauten (Windstille bei Nacht, Nebel) wird überprüft. Schließlich könnten solche Groß-Akkus auch an Ladestellen zum Einsatz kommen, um mehreren E-Fahrzeugen gleichzeitig das schnelle Aufladen zu ermöglichen. Üble Gerüche nach faulen Eiern sind übrigens nicht zu erwarten, da der Akku fest versiegelt ist und überdies nur Schwefel und nicht das stinkende Schwefelwasserstoffgas enthalten ist. (DS)
Quelle: https://news.mit.edu/

Forscher synthetisieren umweltfreundliches Material

Strom aus Abwärme

Wärme in Strom zu verwandeln ist vor allem in der Industrie sehr wünschenswert, denn hier fällt oft Prozesswärme an, die ungenutzt in die Umgebung entweicht. Solche Wärme-Strom-Wandler nennt man thermoelektrische Materialien. Sie sollten effizient, aber natürlich auch nachhaltig und ungiftig sein. Doch hier gibt es bislang Defizite, denn die bekannten thermoelektrischen Stoffe enthalten oft toxische Beimengungen wie Tellur und Blei, die zwar effizient, nicht jedoch umweltfreundlich sind. Eine Forschergruppe um den französischen Materialwissenschaftler Emmanuel Guilmeau hat nun in natürlich vorkommenden sulfidischen Kupfermineralien eine ungiftige Alternative gefunden. Sie sind nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch in großer Menge verfügbar. Die Forscher entwickelten Material-Kombinationen, die zwei Kristallstrukturen im selben Material vereinen. Dabei wurde lediglich ein kleiner Anteil von Mangan durch Kupfer ersetzt. Dadurch bildeten sich komplexe Mikrostrukturen aus verschachtelten Nanodomänen, Gitter-Defekten und elektronisch gleichartigen Grenzflächen. „Die Pulver werden einfach mechanisch durch ein Kugelmahlverfahren in eine vorkristalline Legierung gebracht und dann bei 600 Grad Celsius verdichtet,“ erläutert Guilmeau. Diese neue Mikrostruktur war die Grundlage für den Transport von Elektronen und Wärme. „Das Ergebnis hat uns sehr überrascht. Normalerweise beeinflusst eine Änderung der Zusammensetzung in dieser Materialklasse die Struktur kaum.“ Das gefundene Material soll bis 400 Grad Celsius stabil bleiben und liegt damit im Abwärme-Temperaturbereich vieler Industrieanlagen. Guilmeau zeigt sich überzeugt, dass sich nun preisgünstigere und ungiftige thermoelektrische Materialien entwickeln lassen. (DS)
Quelle: https://onlinelibrary.wiley.com

Greeny Garden

Aeroponische Wachstumsanlage fürs Wohnzimmer

Wer möchte nicht in unsicherer werdenden Zeiten autarker werden? Die Landbevölkerung hat es da leichter als die Stadtbewohner, zumal wenn letztere in einem Mietshaus wohnen. Denn wie soll man ohne eigenen Garten für Lebensmittel sorgen? Die Antwort könnte der „Greeny Garden“ sein, eine kompakte Heimgartenanlage. Auf nur 0,25 Quadratmetern (0,5 x 0,5 m²) und bei einer Höhe von 2,05 Metern steht das acht Kilogramm schwere Gerät auf vier höhenvariablen und fixierbaren Rollfüßen. Der Anwender benötigt eigentlich nur noch einen Stromanschluss, die Leistungsaufnahme liegt bei knapp 70 Watt. Mit dem mitgelieferten Startpaket – Saatgut für ein Jahr, Dünger, pH-Senker, Pflanzkörbe, Anbausubstrat (Kokos-Faser, keine Erde!), Wasserfilter – lässt sich sogleich loslegen. Pestizide und andere belastende Substanzen bleiben komplett außen vor. Greeny Garden ist mit zwei „Lichtschwertern“ (für den Indoor-Betrieb) für die Photonenversorgung und drei Ventilatoren ausgestattet, um die Pflanzen vor Schädlingsbefall zu schützen und kräftiger wachsen zu lassen. Zudem ist eine Tesla-Spule integriert, die die Erdfrequenz (Schumannwelle) erzeugt und das Wasser im eingebauten Tank hexagonalisieren soll. Herzstück des Greeny Garden ist eine aeroponische Wachstumssäule mit 23 schräg nach oben stehenden Öffnungen für die Pflanzkörbe, aus denen heraus die Pflanzen wachsen, nachdem sie zuvor in der gleichfalls integrierten Grow-Schublade gekeimt sind. Aeroponisch bedeutet soviel wie „Luft bei der Arbeit“. Das wiederum meint, dass die Wurzeln der Pflanzen der Luft ausgesetzt sind. Aeroponik ist die schnellste und ressourcenschonendste bekannte Wachstumsmethode. Vier Leuchtdioden signalisieren dem Betreiber den Status der Anlage, sodass kaum einmal eine schädliche Mangelsituation auftreten kann. Greeny Garden lässt ausreichend Salate, Kräuter und Gemüse bis zur Erntereife wachsen. Von dem Ertrag sollen sich zwei Menschen unabhängig von der Marktsituation ständig mit naturbelassener, nährstoffreicher Nahrung versorgen können. Das Saatgut kann beim Hersteller nachbestellt werden. Greeny Garden ist so ertragreich wie 60 Quadratmeter Gartenfläche, und das bei nur minimalem Betreuungsaufwand! Die Lieferzeit beträgt derzeit zwei bis drei Monate, der Stückpreis liegt bei 1 970 Euro. Besonders Vorsichtige bzw. Weitsichtige statten sich noch mit einem Akku aus, der bei einem Netzausfall bzw. Blackout den Strom liefert. Man kann auch für 4 750 Euro einen 4D-Drucker kaufen, der die GreenyGarden-Anlagen im 3D-Druckverfahren herstellt. Nach dem Erwerb verpachtet der Käufer den 4D-Drucker an die greeny+ Spitzensportler Holding GmbH. Nach Ablauf von sechs Monaten erhält er pro GreenyGarden 100 Euro/Monat, und zwar über die gesamte Nutzungszeit von mindestens 15 Jahren. Hat jemand z. B. 47 500 Euro, könnte er zehn 4D-Drucker kaufen und nach einem halben Jahr monatlich 1 000 Euro einnehmen. Und das mit einem wirklich nachhaltigen Produkt zur Herstellung biologisch hochwertiger Lebensmittel! Selbstverständlich gibt es wie bei jeder Investition auch hier wirtschaftliche Risiken. Interessenten sollten sich daher auf der Website des Anbieters näher informieren. (DS)
https://greenyplus.shop/de