Eisen statt Platin: Neuer Katalysator für Batterien der Zukunft entwickelt

Wissenschaftler der Tohoku University in Japan haben einen neuen Katalysator auf Eisenbasis entwickelt, der Zink-Luft-Batterien deutlich effizienter und langlebiger machen könnte. Solche Batterien gelten aufgrund ihrer geringen Kosten, hohen Sicherheit und der Verwendung reichlich vorhandener Materialien als eine der vielversprechendsten Alternativen zu Lithium-Ionen-Akkus. Im Gegensatz zu herkömmlichen Stromquellen nutzen Zink-Luft-Batterien Sauerstoff aus der Umgebungsluft zur Stromerzeugung. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .

Das Hauptproblem dieser Technologie war die Notwendigkeit, seltene Metalle wie teures Platin für die Sauerstoffreduktionsreaktion zu verwenden. Um diese Einschränkung zu umgehen, entschieden sich die japanischen Forscher für die Verwendung von Eisenoxid (Fe2O3). Obwohl Eisenoxid in einer alkalischen Umgebung stabil und sehr kostengünstig ist, verlangsamte es den Katalyseprozess, da es Hydroxylgruppen zu stark an sich band.

Um das Problem zu lösen, kombinierten die Wissenschaftler Eisenoxid mit Samariumoxid (Sm2O3), um eine künstliche heterostrukturelle Grenzfläche zu schaffen. Diese Methode ermöglichte es, die übermäßige Bindung zwischen Eisenatomen und Hydroxylgruppen abzuschwächen. Infolgedessen verlief die Reaktion ohne Hindernisse, und der Katalysator zeigte auch nach langfristigen Lade- und Entladezyklen eine hohe Stabilität.

Die neue Entwicklung wurde nicht nur in Laborberechnungen, sondern auch in realen Geräten getestet. Experimentelle Zink-Luft-Zellen konnten eine LED-Lampe zum Leuchten bringen und sogar ein Smartphone vollständig aufladen. Laut Professor Hao Li von der Tohoku University wird diese Technologie die Effizienz sowohl traditioneller flüssiger als auch moderner flexibler Festkörperbatterien steigern.

Wenn die Technologie erfolgreich im industriellen Maßstab implementiert wird, könnten solche Batterien in Bereichen eingesetzt werden, die von tragbarer Elektronik und Mobilgeräten bis hin zu großen Energiespeichersystemen für Solar- und Windkraftanlagen reichen. Die Forscher planen, diesen Ansatz in Zukunft auch auf andere Arten von Energiesystemen anzuwenden.