Polymer Kondensatoren: Speichermedium der Zukunft?

Polymer Kondensatoren: Speichermedium der Zukunft?Die Entwicklung leistungsfähiger Stromspeichermedien gehört zu den interessantesten Aufgaben der Gegenwart. Ein populäres Anwendungsgebiet ist das Elektroauto. Elektroautos, die heute auf den Straßen unterwegs sind, führen in der Regel einen aufladbaren Akkumulator mit sich. Unabhängig davon, wie dieser geladen wird, besitzen die verfügbaren Akkus keine ausreichende Kapazität bei einer vertretbaren Masse und einem akzeptablen Preis. Spezielle Ausführungen von Kondensatoren mit bemerkenswerten Eigenschaften, werden bei der Suche nach Energiespeichern zunehmend interessant. Immer mehr Forscher und Entwickler arbeiten an so genannten Superkondensatoren und können bereits bemerkenswerte Resultate vorweisen.

Aufbau eines Kondensators

Ein Kondensator besteht aus zwei durch einen Isolator getrennten Platten, die sich in geringem Abstand gegenüberstehen. Er kann elektrisch aufgeladen und wieder entladen werden. Die Energiedichte ist gering, kann aber durch Vergrößerung der Plattenfläche und Verringerung des Abstandes erhöht werden. Besonders geringe Abstände erreicht man, wenn eine der Platten durch einen Elektrolyten gebildet wird. Größte Flächen werden durch den Einsatz von geschäumtem Material, Nanoröhren, Filz und ähnlichen Stoffen erreicht. Beschränkt man sich auf kleine Spannungen, kann ein Doppelschichteffekt an der Grenzfläche zwischen Platte und Elektrolyt die fehlende Isolatorschicht ersetzen. Durch diese und weitere Effekte werden hohe Kapazitäten erzielt. Der Elektrolyt muss nicht flüssig sein, auch Feststoffe (z.B. leitfähige Polymere) kommen zum Einsatz. Polymerkondensatoren werden schon häufig eingesetzt, der Einsatz leitfähiger Polymere in Kondensatoren ist relativ neu. Polymere sind preiswert und umweltfreundlich. Sie können leicht verarbeitet und großflächig aufgebracht werden.

Besonderheiten von Doppelschichtkondensatoren

Die oben beschriebenen Doppelschichtkondensatoren, einschließlich der Polymerkondensatoren, können viel höhere Ströme austauschen als Akkus. Sie können bei geringem Bauvolumen kurzzeitig hohe Leistungen bewältigen. Schnelles Laden und Entladen mit hohen Strömen ist kein Problem. Daraus resultiert ein hoher Wirkungsgrad. Die Zyklenfestigkeit wird mit 100.000 bis über eine Million angegeben. Kondensatoren können im Gegensatz zu Akkus vollständig entladen werden, ohne Schaden zu nehmen. Weitere Vorteile sind der weite Temperaturbereich, die umweltfreundlichen Materialien und die Wartungsfreiheit. Trotz der genannten Vorteile der Kondensatoren werden Akkumulatoren wegen ihres geringeren Preises und ihrer höheren Energiedichte noch bevorzugt verwendet.

Superkondensatoren in der Praxis

Aber es gibt Beispiele für den Praxiseinsatz von Superkondensatoren. Hybridautos verwenden Kondensatoren zur Startunterstützung und zur Rückgewinnung der Bremsenergie. Busse, Dieselloks und sogar Formel-1-Autos nutzen dieses Prinzip. Superkondensatoren als alleinige Energiequelle von Stadtbussen sind in der Erprobung. An jeder Station wird induktiv nachgeladen. Diese Busse können ohne Abgasfahne anfahren, der Kraftstoffverbrauch sinkt und der Fahrkomfort steigt. Im Bereich der Energieversorgung können Superkondensatoren beim Netzmanagement helfen, sie fangen Stromspitzen ab oder liefern die Energie für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung. Sie werden in Computern als Stützbatterien, in Windrädern zum Verstellen der Flügel bei zu starkem Wind und in Seilbahnkabinen zur elektrischen Versorgung eingesetzt. In solar betriebenen Straßenlampen und in Dynamo-Taschenlampen liefern Superkondensatoren den Leuchtdioden die nötige Energie. In Zukunft können sie in Solarpaneele integriert werden und liefern in sonnenscheinarmen Zeiten Energie.

Zukunft der Polymerkondensatoren

Für das Elektroauto scheiden die auf dem Markt befindlichen Superkondensatoren als alleiniger Energiespeicher derzeit noch aus Kosten- und Massegründen aus. Das wichtigste Entwicklungsziel ist die drastische Erhöhung der Energiedichte. Eine japanische Forschergruppe entwickelte unlängst ein leitfähiges Polymer, das eine beachtliche Energiedichte gewährleisten soll. Man darf gespannt sein, welche Energiedichte ein daraus hergestellter Polymerkondensator aufweisen wird.

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Ein Gedanke zu “Polymer Kondensatoren: Speichermedium der Zukunft?

  1. Wolfram-Staub mit Kohlenstoff-Staub mischen und auf Superkondenksator-Elektroden-Flächen aufbringen, das erhöht wegen der hohen Elektronen-Verfügbarkeit die Kapazität. Das sollte man versuchen!

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