Biologisch inspirierter Energie Speicher: Solarenergie in einem neuen Licht

Dieser Graphen-Prototyp, inspiriert von Farnblättern könnte die Lösung für sämtliche Schwierigkeiten der Solarenergie darstellen.
Durch ein amerikanisches Farngewächs inspiriert, haben Forscher einen bahnbrechenden Prototyp entwickelt, der das Problem der Energiespeicherung lösen könnte, welches den Durchbruch der Solarenergie als Energielösung bisher verhindert hat.

Dieser neuartige Elektrodentyp der von Forschern der RMIT University in Melbourne, Australien, entwickelt wurde könnte die Kapazität der bereits existierenden Energievorräte um 3000% erhöhen.
Doch dieser neue Graphen-Prototyp ebnet auch den Weg zur Entwicklung von flexiblen Dünnschicht „All-in-One“ Solarerfassungen und Speicherungen, die uns einen Schritt näher zu selbstversorgenden Smartphones, Laptops, Fahrzeugen und Gebäuden bringt.

Diese neuartige Elektrode wurde dazu kreiert, mit Superkondensatoren zu arbeiten, die Energie deutlich schneller laden und entladen können als herkömmliche Batterien. Die leistungsstarken Kondensatoren wurden bereits mit Solarenergie kombiniert, doch wegen der eingeschränkten Kapazität ist ihr weiterer Gebrauch als Lösung für das Speicherungsproblem nicht möglich.

Professor Min Gi vom RMIT sagt dass das neue Design auf die Fähigkeit der Natur zurückgreift, den vorhandenen Platz möglichst effizient zu nutzen – durch komplexe sich wiederholende Muster, die auch als „Fraktale“ bezeichnet werden.
„Die Blätter des westamerikanischen Schwerfarns sind vollgepackt mit Venen, die die Blätter extrem effizient für das Speichern von Energie machen und Wasser durch die Pflanze transportieren“ sagte Gu, Leiter des Labors für Künstliche Intelligenz und Nanophotonik sowie Stellvertretender Vizekanzler für Forschungsinnovation und Unternehmertum des RMIT.

Unsere Elektrode basiert auf diesen Fraktal-Formen – die sich wie die Ministrukturen innerhalb von Schneeflocken selbstwiederholen – wir haben dieses natürlich effiziente Design verwendet, um Sonnenenergielagerung auf einem Nano-Niveau zu verbessern.

„Die unmittelbare Anwendung verbindet diese Elektrode mit Superkondensatoren, da unsere Experimente gezeigt haben, dass unser Prototyp ihre Lagerungskapazität drastisch erhöhen kann- bis zu 30mal mehr als aktuelle Höchstgrenzen.
„Kapazitätserhöhte Superkondensatoren würden sowohl langfristige Zuverlässigkeit als auch sofortige Energiefreilassung für den Fall anbieten, wenn jemand beispielsweise Sonnenenergie an einem bewölkten Tag nutzen möchte. Dadurch sind sie ideale Alternativen zur Energiespeicherung“

Kombiniert mit Superkondensatoren können die durch Fraktale ermöglichten laserreduzierten Graphen-Elektroden Energie länger speichern und den Energieverlust auf ein Minimum reduzieren. Das Fraktal Design reflektiert die sich selbstwiederholenden Muster der Venen des Westamerikanischen Schwertfarn, Polystichum munitum, heimisch im westlichen Nordamerika.

Haupt-Autorin, Doktorandin Litty Thekkekara, behauptet dass dadurch dass der Prototyp auf der flexiblen Dünnschicht-Technologie basiert, seine potenziellen Anwendungen ins Unendliche gehen.

„Flexible Dünnschicht-Solarenergie könnte in fast allen vorstellbaren Bereichen verwendet werden, von Fenstern über Armaturenbretter, zu Smartphones oder intelligenten Uhren. Wir würden keine Batterien für das Aufladen unsere Telefone mehr benötigen oder Lade-Stationen um unsere Hybrid-Autos aufzuladen.“

 

„Mit diesem flexiblen Elektrodenprototyp haben wir den Lagerungsteil der Herausforderung gelöst, sowie gezeigt, dass sie mit Sonnenzellen arbeiten können, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Jetzt müssen wir den Fokus auf flexible Sonnenenergie legen, um unsere Vision der vollständig auf Solarenergie basierten und selbstladenden Energieversorgung erzielen zu können.“

Dieser Forschungsbericht wurde in Scientific Reports am Freitag, dem 31. März veröffentlicht.

Quelle: eurekalert.org

Foto: pixabay

Biologisch inspirierter Energie Speicher: Solarenergie in einem neuen Licht
Give me five!

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.