Riverside (pte001/14.08.2020/06:00) – Materialforscher der University of California am Standort Riverside http://ucr.edu nutzen ausgediente Getränkeflaschen und andere Produkte aus Polyethylenterephthalat (PET) zur Speicherung elektrischer Energie. Die beiden Wissenschaftler Mihri und Cengiz Ozkan haben hierzu PET-Schnipsel in einer Flüssigkeit aufgelöst.

Fasern durch Elektrospinnen

Mit einer Technik namens Elektrospinnen haben die Experten nanometerdicke Fäden hergestellt. Bei diesem Verfahren wird ein starkes elektrisches Feld eingesetzt, das die Fasern gewissermaßen aus der Lösung herauszieht. Die feinen Fäden wurden anschließend unter Luftabschluss in einem Reaktor erhitzt. Dabei verwandelten sich die Fasern in Kohlenstofffäden, die elektrischen Strom leiten. Nun formten die Fachleute, nachdem sie ein Bindemittel hinzugaben, daraus Folien und ließen sie trocknen.

Zwischen zwei dieser hauchdünnen Folien legten sie einen ebenso dünnen Elektrolyten und rollten das Sandwich auf. Es entstand ein sogenannter „Super-Cap“, ein Kondensator, der besonders viel elektrische Energie speichern kann, ähnlich wie eine Batterie. Es gibt allerdings zwei Unterschiede, die für oder gegen die beiden Speicher sprechen: Kondensatoren können Strom sekundenschnell aufnehmen. Andererseits können sie pro Volumeneinheit weit weniger Energie speichern.

Upcycling verbilligt Stromversorgung

Das schnelle Laden prädestiniert die Super-Caps für die Aufnahme etwa von Energie, die beim Bremsen von Elektrofahrzeugen frei wird. Kondensatoren anderer Bauart werden bereits in Elektroautos, Straßenbahnen, Brennstoffzellenzügen und sogar in Formel-1-Boliden eingesetzt. „Wir glauben, dass unsere Entwicklung ökologische und wirtschaftliche Vorteile hat“, sagt Arash Mirjalili, der bei dem Professorenpaar promoviert. „Unser Ansatz bietet Chancen für die zukünftige Forschungs- und Entwicklungsarbeit.“

Die ist bereits im Gang. Die Forscher dotieren die Flüssigkeit, in der die PET-Stücke gelöst sind, mit Fremdatomen wie Bor, Stickstoff oder Phosphor, um die elektrischen Eigenschaften der daraus hergestellten Kohlenstofffasern zu verbessern. „2040 fahren 30 Prozent aller Autos elektrisch“, sagt Mihri Ozkan. Das Upcycling von Plastikflaschen könne die Gesamtkosten für deren Stromversorgung demnach deutlich senken. Außerdem verringere sich dadurch die Umweltbelastung durch Plastikmüll.