Wasserbatterie aus Tofu-Zutaten könnte Jahrhunderte überdauern und ist besonders umweltfreundlich

Herkömmliche Batterien sind stark auf aggressive, korrosive Säuren und Laugen angewiesen, die jedoch interne Komponenten zersetzen und bei der Entsorgung schwere Risiken für die Umwelt darstellen. Um dieses Problem zu lösen, haben Forscher der City University of Hong Kong und der Southern University of Science and Technology eine offenbar harmlose, wässrige Alternative zur Batterie entwickelt.

Das neuartige Design ersetzt die giftigen Flüssigkeiten durch einen Elektrolyten aus neutralen Magnesium- und Calciumsalzen, die üblicherweise auch in Tofu-Sole verwendet werden. Diese Lösung wird auf einem neutralen pH-Wert von 7,0 gehalten und verhindert so interne Korrosion effektiv.

Für die negative Elektrode synthetisierten die Wissenschaftler Hexaketon-Tetraaminodibenzo-p-Dioxin, ein kovalentes, organisches Polymer. Diese kunststoffähnliche Struktur weist elektronenabgebende chemische Bindungen auf, die eine hohe Leitfähigkeit und eine schnelle Kinetik für die Speicherung zweiwertiger Ionen gewährleisten.

Vervollständigt wird das System durch eine positive Elektrode, die aus einem Berliner-Blau-Analogon besteht. Tests ergaben, dass die vollständige Zelle ein Spannungsintervall von 2,2 Volt und eine spezifische Energie von 48,3 Wattstunden pro Kilogramm liefert (basierend auf der Gesamtmasse der Elektroden und des Elektrolyten). Bemerkenswert ist, dass die Batterie über 120.000 Ladezyklen bei einem spezifischen Strom von 20 Ampere pro Gramm stabil bleibt.

Übertragen auf einen täglichen Ladezyklus könnte die Batterie theoretisch über 300 Jahre lang funktionieren und damit Standardbatterien, die bereits nach wenigen Tausend Zyklen abbauen, bei Weitem übertreffen. Das System erreicht eine spezifische Kapazität von 112,8 Milliamperestunden pro Gramm. Da die internen Materialien ökologisch ungiftig sind, kann die Batterie gemäß strengen internationalen Sicherheitsrichtlinien, wie dem United States Resource Conservation and Recovery Act und ISO 14001, direkt entsorgt werden.

Um diese neue Batterie jedoch zu kommerzialisieren, müssen die Entwickler noch einige Herausforderungen meistern. Diese hängen mit der Skalierung des Herstellungsprozesses für das organische Polymer und der Erhöhung der Gesamtenergiekapazität auf begrenztem Raum zusammen.