Speicher 2.0 vereint Batterie und Elektrolyseur

Innovativer Zink-Wasserstoff-Akku stellt Strom mit einem hohen Wirkungsgrad zur Verfügung

Akku der Zukunft: Zink-Wasserstoff-Speichersystem könnte Standard werden (Bild: tu.berlin)

Berlin (pte019/11.10.2023/13:59) - Ein Forscherteam unter Beteiligung der TU Berlin ( https://www.tu.berlin/ ) arbeitet an einer neuartigen Zink-Wasserstoff-Batterie, die Strom mit einem hohen Wirkungsgrad speichern kann und beim Entladen nicht nur elektrische Energie, sondern auch Wasserstoff freisetzt.

Wirkungsgrad 50 Prozent

Das Konzept gelingt, indem die negative Zink-Elektrode der Batterie mit dem Prinzip der alkalischen Wasser-Elektrolyse kombiniert wird. Als positive Gegenelektrode kommt eine spezielle Wasserstoff/Sauerstoff-Gaselektrode zum Einsatz, die als Elektrokatalysator dient.

Erste Tests der Wissenschaftler mit ihrem neuen Energiespeicher haben einen Wirkungsgrad von 50 Prozent bei der Stromspeicherung und 80 Prozent bei der Wasserstofferzeugung ergeben - und das bei einer prognostizierten Lebensdauer von zehn Jahren.

Bifunktionelle Gaselektrode

Herzstück der neuen Kombi-Batterie ist eine katalytisch aktive, bifunktionelle Gaselektrode. Sie befindet sich zusammen mit der negativen Zink-Elektrode in einem flüssigen Elektrolyten aus Kaliumhydroxid und Wasser, also Kalilauge.

Beim Entladevorgang spaltet der Katalysator der Gaselektrode von den Wassermolekülen Wasserstoffmoleküle ab. Dieser Wasserstoff entweicht und lässt sich speichern und weiterverwenden. Gleichzeitig wandern negative OH-Ionen im Elektrolyten zur Zink-Elektrode.

Dort angekommen, reagieren sie mit dem Zink und bilden Zinkoxid und Wasser unter Abgabe von Elektronen. Dieser Entladevorgang liefert also gleichzeitig nutzbare elektrische Energie und Wasserstoffgas. Erst beim Wiederaufladen der Batterie wird Sauerstoff abgegeben.

Mithilfe von elektrischer Energie und Elektronen von außen wird die Zinkoxid-Elektrode wieder zu metallischem Zink reduziert, es bilden sich OH-Ionen, die jetzt zur Gaselektrode wandern und dort vom Katalysator in Wasser umgesetzt werden, wobei Sauerstoff entweicht.

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