Wissenschaftler gewinnen festes Kohlenstoff für Akkus aus freigesetztem CO2

Ein internationales Wissenschaftlerteam hat zum ersten Mal den Prozess der Umwandlung von Kohlendioxid, einem Industrieabfallprodukt, in festen Kohlenstoff in Echtzeit beobachtet. Spezialisten der University of California, des Lawrence Berkeley National Laboratory und des Estnischen Nationalinstituts für Chemische Physik und Biophysik haben diese wissenschaftliche Forschung durchgeführt, die in Zukunft die Produktionskosten von Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge drastisch senken könnte. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .

Laut Ixbt.com basiert diese innovative technologie auf dem Elektrolyseverfahren unter Verwendung von geschmolzenen Salzen. Wenn ein elektrischer Strom durch eine erhitzte Salzmischung bei einer Temperatur von etwa 500 °C geleitet wird, verlieren die Kohlendioxidmoleküle Sauerstoffatome, und infolgedessen scheidet sich der verbleibende Kohlenstoff in fester Form an der Kathode ab.

Technische Herausforderungen und neue Lösung

Experten stellen fest, dass Wissenschaftler zuvor nur raten konnten, was im Inneren des Reaktors vorgeht. Da geschmolzenes Salz bei einer Temperatur von etwa 500 °C herkömmliche optische Instrumente schnell zerstört, war eine direkte Beobachtung des Prozesses praktisch unmöglich. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Forscher eine spezielle Reaktionskammer.

Ausgestattet mit hitzebeständigen Linsen ermöglichte dieses Gerät zum ersten Mal in der Geschichte die Echtzeitüberwachung der Reaktion. Das Experiment zeigte, dass der Umwandlungsprozess von CO2 nicht auf einmal, sondern in zwei Stufen verläuft: Zunächst entsteht eine chemische Zwischenverbindung, und erst danach beginnt sich fester Kohlenstoff zu bilden.

Synthetischer Graphit und Zukunftsperspektiven

Im Laufe der Forschung fanden Wissenschaftler heraus, dass durch die Änderung der Lösungszusammensetzung und der Elektrodenmaterialien die innere Struktur des entstehenden Kohlenstoffs gesteuert werden kann. Dies eröffnet enorme Perspektiven bei der Herstellung von synthetischem Graphit, der eines der Hauptmaterialien für Lithium-Ionen-Akkus ist.

Es ist äußerst wichtig, dass Graphit für solche Batterien die richtige Kristallstruktur aufweist, da genau dieser Faktor die schnelle Bewegung von Lithium-Ionen gewährleistet und die Effizienz des Akkus direkt beeinflusst. In Zukunft soll diese technologie zwei wichtige Aufgaben gleichzeitig lösen: Industrieabfälle abfangen und sie in wertvolle Rohstoffe für Elektroauto-Akkus und Energiespeichersysteme umwandeln.

Experten erinnern jedoch daran, dass die industrielle Implementierung noch in weiter Ferne liegt. In der aktuellen Phase erfordert der Prozess eine konstante Temperatur von rund 500 °C. Um die Technologie zu skalieren, müssen Ingenieure die Zusammensetzung der geschmolzenen Salze optimieren, effizientere Elektrodenmaterialien auswählen, den Energieverbrauch senken und eine gleichmäßige Verteilung von Wärme und elektrischem Strom in großen Reaktoren sicherstellen.