Vitamin B2 als Akku-Inspiration

Forscher der Universität Harvard haben eine neue Klasse organischer Moleküle entdeckt, die leistungsfähige Flussbatterien als Stromspeicher für Energie beispielsweise aus Solar- oder Windkraft versprechen. Inspirieren liessen sich die Wissenschaftler dabei vom Vitamin B2, das im Körper wichtig für den Stoffwechsel und damit das Speichern von Energie ist. Die Entwicklung soll kostengünstige Stromspeicher ermöglichen.

Die aktuelle Entwicklung baut auf einer früheren Arbeit auf. Dabei war es dem Team gelungen, eine Flussbatterie mit hoher Kapazität mithilfe von Chinonen, die in Pflanzen und Tieren Energie speichern, und Ferrozyanid zu bauen. Das hat den Harvard-Forschern zufolge sehr leistungsfähige, nicht entflammbare, nicht toxische, nicht korrosive und kostengünstige Chemikalien für günstige Massenstromspeicher ermöglicht. Allerdings haben die Forscher weiter nach anderen organischen Verbindungen gesucht, die eine noch bessere Performance bieten. Bei Molekülen, die Vitamin B2 ähneln, sind sie fündig geworden.

«Mit nur ein paar Anpassungen am ursprünglichen B2-Molekül wird diese neue Molekülgruppe ein guter Kandidat für Flussbatterien», erklärt Michael J. Aziz, Professor für Material- und Energietechnik in Harvard. Denn die Verbindungen sind sehr stabil und gut löslich. Zudem bieten sie eine hohe Batteriespannung und Speicherkapazität. «Da Vitamine leicht herzustellen sind, könnte das Molekül in grossem Massstab zu sehr geringen Kosten gefertigt werden», ist der Forscher überzeugt.

Die aktuelle Entwicklung ähnelt stark der im September 2015 vorgestellten Chinonen-Variante. Die Flussbatterie speichert Energie in Flüssigkeitstanks, die mit den nicht toxischen Verbindungen gefüllt sind. Ein wesentlicher Unterschied ist, dass bei der vitamininspirierten Verbindung Stickstoffatome Elektronen aufnehmen und freisetzen. Beim Chinonen-Vorgänger waren es Sauerstoffatome.

Jedenfalls ist die Entwicklung relevant für die Energiewende. «Sichere und günstige Flussbatterien könnten eine sehr wichtige Rolle für eine Stromversorgung aus erneuerbaren Energiequellen spielen», erklärte Aziz schon im vergangenen September. Bei Quellen wie Solar- oder Windstrom sind Stromspeicher hoher Kapazität de facto unverzichtbar, da die Stromerzeugung zeitlich variabel ist und meist nicht mit Verbrauchsspitzen zusammenfällt.