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Forscher der Universität Glasgow haben im Fachmagazin Nature ein neues Prinzip für eine Flüssigbatterie vorgestellt. Diese haben sie „hybrid-electric-hydrogen-flow-battery“ genannt. Mit der Batterie lassen sich Elektrofahrzeuge zukünftig in wenigen Sekunden komplett laden. Die Lösung der Forscher liefert damit eine Antwort auf eine der entscheidenden Fragen der Energiewende – die Ladezeit von Akkus zu reduzieren.

Strom „tanken“ durch Flüssigkeitsaustausch

Bisherige Formen der Flüssigbatterie werden oft auch Flussbatterie oder Redox-Flow-Batterie genannt, da eine Redoxreaktion in der Batterie stattfindet. Die Flüssigbatterie aus Glasgow basiert hingegen auf dem Design eines neuen Batteriemoleküls im Größenbereich von wenigen Nanometern. Zum Vergleich: Ein normales Blatt Papier ist 80.000 Nanometer dick. Zunächst speichert die Flüssigbatterie einfach elektrische Energie. Jedoch setzt sie, wie der Name erahnen lässt, die Energie als Wasserstoffgas oder als elektrische Energie frei.

Das Material in der Batterie ist flüssig und damit pumpfähig. Die Flüssigkeit lässt sich damit, wie andere Treibstoffe auch, an einer Zapfsäule tanken. Dazu muss die Zapfsäule gleichzeitig die alte Flüssigkeit absaugen. „Dies könnte bedeuten, dass die Batterie eines Elektroautos in etwa der Zeit „aufgeladen“ werden könnte, wie Benzinfahrzeuge betankt werden können“, so Professor Leroy Cronin, Regius-Professor der Chemie in Glasgow. Elektrotankstellen könnten außerdem die alte Batterieflüssigkeit wieder aufladen. Diese könnten wieder andere Fahrzeuge tanken; ein Kreislauf entsteht.

Vorteile und Grenzen der Technologie

Zu dem Vorteil des schnellen „Tankens“ kommt noch hinzu, dass die Flüssigkeit mit dem Nanomolekül eine deutlich höhere Energiedichte hat als andere Flüssigbatterien. Cronin schreibt in dem Fachmagazin Nature Chemistry hierzu: „Wenn eine konzentrierte Flüssigkeit hergestellt wird, die das Nanomolekül enthält, erhöht sich die Menge an Energie, die sie speichern kann, um fast das Zehnfache“. Eine zehnmal höhere Energiedichte bedeutet auch eine deutlich höhere Reichweite für Elektroautos. Das Hauptproblem der geringen Energiedichte von bisherigen Flüssigbatterien ist damit gelöst.
Ein weiterhin bestehendes Problem ist die aufwendige Konstruktion. Im Vergleich zu einem gewöhnlichen Akkumulator benötigt die Batterie zusätzlich zwei Pumpen und eine Steuer- und Kontrolleinrichtung. Das hat zur Folge, dass sich Flüssigbatterien nicht für kleine Maschinen eignen und teurer sind als gewöhnliche Akkumulatoren.

Flüssigbatterie zentrales Thema der Elektrochemie

Nicht nur die Forscher aus Glasgow beschäftigen sich mit Flüssigbatterien. Auch viele andere Universitäten forschen an diesem Thema. Im Juli 2018 haben Forscher der Harvard University eine Flüssigbatterie auf organischer Basis vorgestellt. Ihr Ziel war es, die Kosten von Flüssigbatterien zu senken und eine Speichermöglichkeit für erneuerbare Energien zu schaffen.

Auch das Fraunhofer-Institut für chemische Technologie erforscht die Flüssigbatterie. Peter Fischer, Gruppenleiter für Redox-Flow-Batterie am Fraunhofer ICT, glaubt an das Potenzial der Flüssigbatterie: „Dort [in China] wird in der Provinz Dalian ein 800 Megawattstunden-Speicher auf Basis von Vanadium-Redox-Flow-Batterien gebaut.“ Dies zeigt, dass die Flüssigbatterie nicht länger eine Nischentechnologie ist, sondern eine in der Praxis erprobte Batterietechnik.

Noch weit entfernt von der Marktreife

Das Konzept aus Glasgow klingt für viele Autofahrer sehr attraktiv. An einer Tankstelle neben konventionellen Treibstoffen auch Batterieflüssigkeit zu tanken, ist deutlich angenehmer, als mühsam E-Parkplätze suchen zu müssen. Weiter fahren zu können als mit einem sparsamen Diesel, eröffnet eine neue Dimension der Elektromobilität. Nach dem derzeitigen Stand der Forschungen wird die Technologie jedoch noch einige Zeit bis zur Marktreife brauchen.
Dennoch ist das Forscherteam aus Glasgow überzeugt, dass ihre Flüssigbatterie dazu beiträgt, in Zukunft neue Energiespeichersysteme zu entwickeln. Diese neue Batterie ermöglicht neue Einsatzmöglichkeiten gegenüber herkömmlichen Flüssigbattieren, die weit über Elektrofahrzeuge hinausgehen. Die Technologie könnte ein zentrales Problem für erneuerbare Energien lösen – die Energiespeicherung.