Handy-Akkus aus Eierschalen

Bislang braucht es für Akkus Graphit aus Bergwerken. Das ist nicht nachhaltig. Verkohlte Eierschalenreste könnten den Stoff womöglich ersetzen.

Statt als Biomüll auf den Kompost zu wandern, könnten Eierschalen in einigen Jahren helfen, elektrischen Strom zu speichern.

Eierschalen könnten in ein oder zwei Jahrzehnten zu einem wichtigen Bestandteil von Super-Kondensatoren werden, die im Vergleich mit den in Smartphones und Elektroautos eingesetzten Lithium-Ionen-Akkus zwar nur ein Zehntel des elektrischen Strom speichern, aber erheblich schneller geladen werden. Das berichten Maximilian Fichtner vom Helmholtz-Institut Ulm (HIU) und seine Kollegen in in der Zeitschrift „Dalton Transactions“ der Royal Society of Chemistry.

Die erhitzten Schalen bieten viel Oberfläche zur Anlagerung von Ionen

Schnelle Kondensatoren werden bereits heute in verschiedenen Bereichen von elektronischen Bauteilen bis zum Energiespeicher in Bussen und Bahnen eingesetzt. Solche Fahrzeuge speichern etwa die beim Bremsen freiwerdende Bewegungsenergie oder werden beim kurzen Stopp an einer Haltestelle berührungslos über eine in der Straße verlegte Induktionsschleife geladen.

Dabei zieht der fließende Strom in einer Elektrode des Kondensators elektrisch positiv geladene Lithium-Ionen an, die sich an die Oberfläche anlagern, während negativ geladene Ionen zur anderen Elektrode fließen. Bisher verwenden die Hersteller für solche Elektroden häufig Graphit, der aus Kohlenstoff-Schichten besteht, die nur eine Atom-Lage dick sind. Diese leiten entlang ihrer Schichten elektrischen Strom und haben gleichzeitig eine sehr große Oberfläche, an die sich die Lithium-Ionen schnell anlagern können. Zwar ist Graphit relativ preiswert, ist aber nicht nachhaltig, weil es ähnlich wie Kohle in Bergwerken abgebaut wird.

Als nachwachsende Alternative haben Maximilian Fichtner und seine Kollegen nun Schalen von Hühnereiern untersucht, die als Bioabfall in großen Mengen zur Verfügung stehen. Die Forscher zerkleinern die Schalen und verkohlen sie mit Hitze. „Dabei entsteht Kohlenstoff mit einer Mikrostruktur, die einem zusammengestürzten Kartenhaus ähnelt“, erklärt Maximilian Fichtner. Diese Mikro-Karten bestehen aus Graphit-ähnlichen Schichten, die Strom gut leiten und sehr viel Oberfläche bieten, an die sich die Lithium-Ionen rasch anlagern können. Mehr als tausend Zyklen aus Laden und Entladen seien möglich. Das erreicht die Stabilität von Graphit-Elektroden zwar bei weitem nicht. Aber die Weiterentwicklung erscheint vielversprechend: „Wenn alles gut läuft, könnten sie in fünf bis zehn Jahren auf den Markt kommen“, schätzt Fichtner.