Doktorand der Texas A&M University entwickelt Polymerbatterie, die Temperaturen von minus 50 Grad Celsius standhält

de.wedoany.com-Bericht: Jaybelle Pranada, Doktorand an der Texas A&M University, stellte auf dem von der Arizona State University ausgerichteten C3E-Workshop (Catalyzing Clean Energy Education and Excellence) ein Forschungsprojekt vor, das ein alternatives Batteriechemiesystem entwickelt, das für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen ausgelegt ist. Der Workshop fand im April dieses Jahres statt und wurde vom US-Energieministerium ins Leben gerufen, um landesweit Studierende auszuwählen, die an Lösungen für saubere Energie arbeiten. Unter den fast 100 eingereichten Beiträgen landete Pranadas Projekt unter den ersten fünf.

Die Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Computermodellen, um alternative Batteriechemiesysteme zu untersuchen, die möglicherweise besser für extreme Kälteumgebungen geeignet sind. Das Forschungsteam begann mit herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien und stellte fest, dass deren Hauptproblem darin besteht, dass sie bei Temperaturen unter 32 Grad Fahrenheit (0 Grad Celsius) oder über 212 Grad Fahrenheit (100 Grad Celsius) nicht die erwartete Leistung erbringen. Sinkt die Temperatur unter 32 Grad Fahrenheit, verlangsamen sich die elektrochemischen Prozesse in Lithiumbatterien, die für die Energiespeicherung und -freisetzung verantwortlich sind. Bei extremer Kälte kann die Leistung sogar so weit abfallen, dass die Batterie ihren Betrieb einstellt, weshalb sie für Weltraummissionen, die rauen Bedingungen ausgesetzt sein können, nicht als zuverlässig gilt.

Um dieses Problem zu lösen, untersucht Pranadas Projekt organische und anorganische Energiespeichersysteme mit dem Ziel, Batteriedesigns zu identifizieren, die unter extremen thermischen Bedingungen funktionieren können. Die entwickelten Computermodelle helfen dem Team, die Vorteile und Grenzen neuer Lösungen zu verstehen und weiterhin zukünftige Anwendungen zu bewerten sowie Verbesserungsmethoden zu bestimmen. Das Forschungsteam ist der Ansicht, dass die Einschränkungen von Lithiumbatterien durch den Ersatz mit neuen Materialien überwunden werden können, und schlägt die Verwendung alternativer Polymere vor, die bei Temperaturen von bis zu minus 50 Grad Celsius betrieben werden können. Diese Batterien werden als Polymerbatterien bezeichnet und bestehen aus synthetischen Materialien, die im Labor leicht synthetisiert und untersucht werden können. Diese Materialien wurden anschließend in verschiedenen Umgebungen getestet, vom kältesten Winter Alaskas bis zum heißesten Sommer Arizonas. Die aus dieser Forschung hervorgehende Technologie wird, sobald sie bereitgestellt ist, der Elektrofahrzeug-, Verteidigungs- und Energiespeicherindustrie sowie der Weltraumforschung zugutekommen.

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