Forscher arbeiten an Superkondensatoren für die Energiewende

Umweltfreundliche, effiziente und kostengünstige Energiespeicher: Daran arbeitet ein neues europaweites Forschungsprojekt. Beteiligt sind auch Wissenschaftler der Universität Würzburg.

EMPHASIS, so der Name des Projekts, hat sich das Ziel gesteckt, ein „hochmodernes Energiespeichersystem“ zu entwickeln. Neuartige Superkondensatoren sollen dabei eine zentrale Aufgabe übernehmen. Auf Seiten der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) daran beteiligt sind Dr. Guinevere Giffin vom Lehrstuhl für Chemische Technologie der Materialsynthese und Professor Maik Finze, Inhaber des Lehrstuhls für Anorganische Chemie III, vom Institut für nachhaltige Chemie & Katalyse mit Bor (ICB).

„Superkondensatoren sind elektrochemische Speichergeräte, die eine höhere Energiedichte als herkömmliche Kondensatoren aufweisen. Sie können sehr schnell ge- und entladen werden und sind deshalb für Anwendungen relevant, die hohe Leistung und schnelle Lade- und Entladezyklen erfordern, wie in Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen für erneuerbare Energien“, erklären Giffin und Finze den technischen Hintergrund.

EMPHASIS konzentriert sich in seiner Forschung auf zwei Bereiche: E-Mobilität und Smart-Wearables. Beide Bereiche seien zwar „besonders wachstumsstark, aber auch mit einigen Schwierigkeiten behaftet“, wie es auf der Projekt-Homepage heißt. Die beteiligten 13 Partner aus fünf europäischen Ländern verfolgen das Ziel, neuartige, aus natürlichen Ressourcen gewonnene Materialien als Grundlage der von ihnen entwickelten Superkondensatoren zu verwenden. Darüber hinaus wollen sie das Design von Energiespeichern weiterentwickeln und die Designprozesse insgesamt verbessern.

In den nächsten drei Jahren erhalten sie dafür 5,4 Millionen Euro. Davon sind etwa 460.000 Euro für die Forschenden aus Würzburg, aus dem Programm Horizon Europe der Europäischen Kommission.

Materialien aus Biomasse

Wenn der Verkehrssektor der Zukunft klimaneutral und umweltfreundlich vonstattengehen soll, müssen dafür neue Energiespeicher zum Einsatz kommen. „Die heute verwendeten Lithium-Ionen-Batterien stellen allein noch keine optimale Lösung dar“, sagen Giffin und Finze. Vor allem die Langlebigkeit von Batterien soll durch die Kombination mit Superkondensatoren in Zukunft verbessert werden.

EMPHASIS setzt deshalb bei der Entwicklung seiner Superkondensatoren auf Materialien, die teilweise aus Biomasse gewonnen werden. Damit verbunden sind laut den Forschern zum einen verbesserte Eigenschaften und zum anderen eine bessere und umweltfreundliche Verfügbarkeit der Rohstoffe. Das Würzburger Team arbeitet an der Entwicklung von speziell auf die neuen Materialien abgestimmten Elektrolytkomponenten.

„EMPHASIS ist bestrebt, mit der Definition und Entwicklung eines Konzepts für Superkondensatoren der nächsten Generation unter Verwendung ‚grüner‘ Materialien den Übergang zu einem neuartigen klimaneutralen Energiesystem vorantreiben“, sagt Projektkoordinator Dr. Antonios Vavouliotis vom griechischen Unternehmen Pleione Energy S.A. Ziel sei es, praktikable Lösungen für sichere Speichergeräte mit hoher Energie- und Leistungsdichte zu entwickeln.