Das Verfahren der Wissenschaftler des MIT ist so simpel wie genial. Mithilfe von Kohlenstoff in Form von Ruß gelang es ihnen Beton in einen Stromspeicher zu verwandeln, der großes Potenzial birgt. Das neue Material könnte Straßen und Gebäude in die Stromspeicher der Zukunft verwandeln. Da sich das System in unterschiedliche Größen skalieren lässt, sind die Anwendungsmöglichkeiten vielfältig.
Beton als Stromspeicher dank Kohlenstoff
Um den Stromspeicher zu erzeugen, vermengten die Wissenschaftler Ruß mit Zementpulver und Wasser. Während des Aushärtens des Betons bildet das Wasser ein Netz von Kanälen innerhalb der Masse. In diesen Öffnungen setzt sich der Kohlenstoff ab, was zu einem fraktal-ähnlichen Muster führt. Durch die vielen großen und kleinen Verästelungen in der Struktur entsteht eine große Oberfläche auf einem kleinen Raum. Damit sind die ersten Voraussetzungen für den Superkondensator Beton bereits erfüllt. Die Kohlenstoffstrukturen bilden die Elektroden des Kondensators. Je größer die Oberfläche dieser Strukturen ausfällt, desto größer ist die Speicherkapazität des Gebildes. Zur Vollendung des Kondensators benötigte das Team um Franz-Josef Ulm, Admir Masic und Yang-Shao Horn jedoch ein entsprechender Elektrolyt. Das perfekte Elektrolytmaterial fanden die Wissenschaftler in einem handelsüblichen Salz, dem Kaliumchlorid, das die Ladungsträger liefert.
Bereits kleine Superkondensatoren mit einem Durchmesser von lediglich einem Zentimeter und einer Dicke eines Millimeters können Strom effektiv speichern. Drei dieser Einheiten genügen, um eine 3-Volt-Leuchtdiode zu betreiben. Dadurch, dass man das Gemisch zu viel größeren Blöcken zusammensetzen kann, lässt sich die gewünschte Speichermenge beliebig skalieren. Viel Ruß ist dabei nicht notwendig, um den ersehnten Effekt zu erzielen. Bereits eine Menge von lediglich drei Volumenprozent reicht aus, damit der Kohlenstoff Netzwerke im Beton bildet. Zu viel Ruß darf auch nicht verwendet werden. Die Versuchung mag groß sein, um die Speicherkapazität des Gemisches zu erhöhen, ein höherer Rußanteil geht laut Aussage der Wissenschaftler jedoch mit einer geringeren Stabilität einher. Möchte man also tatsächlich Gebäude aus dem Superkondensator-Beton fertigen, muss die Stabilität der Bauten Priorität bleiben.
Straßen und Gebäude als Stromspeicher der Zukunft
Die Anwendungsmöglichkeiten des neuen Superkondensators erscheinen unbegrenzt. Ganze Gebäudefundamente könnten damit als Stromspeicher genutzt werden. Selbst unser Straßenbau könnte sich grundlegend durch das Material verändern. Straßen könnten künftig den Strom von Solaranlagen speichern und nachts zur Verfügung stellen oder drahtlos Elektroautos aufladen. Um das neuartige Gemisch für künftige Anwendungen zu testen, plant das Forscherteam den Bau eines größeren Stromspeichers im Format einer Autobatterie. Die 45 Kubikmeter große Variante soll Berechnungen zufolge genügen, um einen ganzen Haushalt mit Strom versorgen zu können. Sollten die Tests die Voraussagen der Wissenschaftler bestätigen, könnten wenige Anpassungen in unserem Haus- und Straßenbau genügen, um eine Stadt in einen riesigen Energiespeicher zu verwandeln. Strom wäre flexibler verfügbar, überschüssige Produktionen könnte man zur Entlastung des Netzes problemlos einspeichern. Bevor das Material realistisch zum Einsatz kommen kann, sind jedoch noch weitere Tests notwendig.
