Energiespeicher

Bio-Akku mit 10-facher Ladungsdichte von Li-Ion-Akkus

08.09.14 | Autor: Thomas Kuther

Präsentieren stolz ihre neuartige Zuckerbatterie: Diplomant Zhiguang Zho (links) und Professor Percival Zhang.
Präsentieren stolz ihre neuartige Zuckerbatterie: Diplomant Zhiguang Zho (links) und Professor Percival Zhang. (Bild: Virginia Tech)

Amerikanische Wissenschaftler haben einen Bio-Akku auf Zuckerbasis entwickelt, der eine Ladungsdichte von rund 596 Ah/kg erreichen soll – das ist mehr als das Zehnfache herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus, die nur auf etwa 42 Ah/kg kommen.

Forscher der US-Universität Virginia Tech (VT) haben gezeigt, dass sich Zucker als alternative Energiequelle nutzen lässt. Wie die Wissenschaftler auf „LiveScience“ berichten, ist die dabei erzielte Ladungsdichte deutlich höher als bei Lithium-Ionen-Akkus.

Zucker als Energielieferant

„Die meisten lebenden Zellen spalten Zucker auf, um Energie zu produzieren“, erläutert Projektleiter Prof. Percival Zhang und wissenschaftlicher Leiter von Cell-Free BioInnovations. „Und interessanterweise ist die Energiedichte, die dabei erzielt werden kann, sogar deutlich höher als bei Lithium-Ionen-Batterien.“

Revolutionäre Technologie

Laut Zhang erreicht die neuartige Bio-Batterie auf Zuckerbasis eine Ladungsdichte von rund 596 Ah/kg. Zum Vergleich: Die Lithium-Ionen-Variante schafft es gerade einmal auf 42 Ah/kg. Da die Bio-Batterie eine Spannung von 0,5 V liefert, ergibt sich eine Energiedichte von rund 300 Wh/kg – ein Wert, der nur doppelt so hoch ist wie bei Lithium-Ionen-Akkus. Die neue Technologie soll auch billiger in der Herstellung, wieder aufladbar, umweltfreundlich und nicht entzündbar sein.

Enzymatische Brennstoffzelle

„Unsere von der Natur inspirierte Bio-Batterie ist eine Art enzymatische Brennstoffzelle, ein elektro-biochemisches Gerät, das chemische Energie aus Brennstoffen wie Speisestärke oder Glykogen gewinnen und in Elektrizität umwandeln kann“, erläutert Zhang die grundlegende Funktionsweise. Um sie herzustellen, haben der Forscher und sein Team eine komplizierte Leitungsbahn entwickelt, die insgesamt 13 verschiedene Enzyme einsetzt. Diese regen nach der Reihe spezielle chemische Prozesse an, die letzten Endes dazu führen, dass die Glukose-Moleküle des Zuckers in Elektronen umgewandelt werden. „Aus einem Glukose-Molekül entstehen 24 Elektronen“, schildert Zhang.

Von der US National Science Foundation gefördertes Projekt

Das Projekt der Zucker-Version wird von der US National Science Foundation gefördert und befindet sich derzeit noch in einem frühen Experimentierstadium. „Wir werden weiter daran arbeiten, die Lebensdauer und die Energiedichte zu erhöhen und die Kosten zu senken“, so Zhang.

Andere waren schneller

Allerdings sind die Wissenschaftler der VT nicht die ersten, die Strom aus Zucker gewinnen. Bereits 2007 haben wir auf www.elektronikpraxis.de über Forscher der Universität Saint Louis berichtet, die eine Brennstoffzelle zur Stromversorgung mobiler Endgeräte entwickelt haben, die ebenfalls Zucker in Strom umwandelt: