Mini-Brennstoffzelle für Handys entwickelt
Batterien bekommen Konkurrenz - Bipolarplatte laut IBS-Wissenschaftlern leicht und kompakt
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Kleinbatterien: haben bald ausgedient (Foto: Alexei Chizhov, pixabay.com) |
Seoul (pte021/08.09.2021/12:30)
Mit einer kleinen und leichten Brennstoffzelle wollen Forscher des Zentrums für Nanopartikelforschung am Institute for Basic Science https://www.ibs.re.kr/eng.do (IBS) in Seoul/Südkorea Batterien Konkurrenz machen. Gedacht ist sie für die Stromversorgung tragbarer elektronischer Geräte wie Smart Watches oder Smartphones. Sie wird mit Wasserstoff oder Methanol und Sauerstoff aus der Luft betrieben.
[b]Ohne Belastung für die Umwelt[/b]
Brennstoffzellen haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber Batterien, beispielsweise eine viel höhere Energiedichten und belasten während des Betriebs die Umwelt nicht, vorausgesetzt, der Wasserstoff wird mit Ökostrom hergestellt. Bisher war es nicht möglich, kleine, leichte und flexible Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) herzustellen, denn sie bestehen aus lauter schweren, starren und voluminösen Bauteilen.
[b]Stapelbar wie Pappbecher[/b]
Professor Sung Yung-Eun und seinem Team ist es gelungen, eine Brennstoffzelle mit völlig anderem Design als üblich zu entwickeln. Sie besteht aus lauter konischen Elementen, die wie Pappbecher gestapelt werden. Das reduziert die Anzahl der für die Montage notwendigen Teile wie Klemmen und Schrauben erheblich. Zudem werden die sperrigen Endplatten überflüssig, die in herkömmlichen Brennstoffzellen unabdingbar sind. Darüber hinaus ist die so genannte Bipolarplatte leicht und kompakt, da sie aus Edelstahlgewebe besteht. Sie dienen als elektrische Verbindung der Zellen, sorgen für die Gaseverteilung über die Fläche der Platte, die Gasetrennung zwischen angrenzenden Zellen sowie die Abdichtung nach außen.
[b]Faltbar nach Origami-Art[/b]
Ein weiteres wesentliches Merkmal der neuen Brennstoffzelle ist ihre flexible Struktur, die auf dem Prinzip des Origami basiert. Sie lässt sich problemlos falten und verbiegen. Dadurch konnte das Volumen um fast 50 Prozent reduziert werden. Selbst Knicke um 90 Grad führten nur zu einer Leistungseinbuße von zehn Prozent.
Die Brennstoffzelle, in der zwei Zellen in Reihe geschaltet sind, ist mit einem Volumen von 0,565 Kubikzentimetern – das entspricht einem Würfel mit einer Kantenlänge von 0,83 Zentimetern – sehr kompakt und hat ein Gewicht von nur 0,22 Gramm. Sie hat eine Leistung von 198 Milliwatt und erreicht eine Leistungsdichte von 897,7 Watt pro Kilogramm, wenn sie mit Wasserstoff betrieben wird. Bein einer Versorgung mit Methanol sind die Werte niedriger, doch es ist einfacher und platzsparender, flüssiges Methanol als Wasserstoff zu speichern. Nach mehr als 100 Lade- und Entladezyklen hatte die Zelle noch keine Leistung verloren.
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