Strom aus Eierschalen

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Eier sind nicht nur überragende Energiespeicher für die „Insassen“. Die Schalen sollen nun auch in den Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien nachhaltig für unsere Energieversorgung sorgen.

Ob zum Frühstück, im Gebäck oder kunterbunt zu Ostern – Eier erfreuen sich größter Beliebtheit. Knapp zwanzig Milliarden davon verzehren die Deutschen jährlich. Die weltweite Produktion lag 2014 bei etwa 1,2 Billionen Eiern. Da bleiben eine Menge Schalen übrig. Bislang fand dieser Bioabfall – bestehend aus Calciumcarbonat (CaCO3) und einer proteinreichen Fasermembran – bereits in der Biokeramik, in Kosmetika oder in der Farbstoffindustrie Anwendung.

In Zukunft könnte er auch in Batterien eine Rolle spielen. Zu diesem Ergebnis kam ein internationales Team aus Wissenschaftlern des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) und der Murdoch Universität. Ganz so neu ist das allerdings nicht, kommen doch karbonisierte Eierschalenmembranen bereits als Separatoren in Superkondensatoren zum Einsatz. Und überraschenderweise entpuppten sich in der Vergangenheit Naturstoffe immer wieder als gute bis sehr gute Basis, um damit elektrochemische Speicher herzustellen. Zum ersten Mal allerdings sollen nun die Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien davon profitieren.

Eierschalen speichern Lithium

Sie bestehen bislang meist aus einer Lithiumverbindung und einem kohlenstoffhaltigen Material wie etwa Graphit. Für die Eierschalen spricht dagegen, dass der hohe Anteil an Kalziumkarbonat (CaCO3) das Lithium besonders gut speichert. Vorher müssen sie jedoch entsprechend „präpariert“ werden.

Dabei verwendeten die Forscher sowohl die verkalkte Schale als auch die Schalenmembranen einschließlich der inneren und äußeren Membranen. Sie bieten eine schützende Proteinbarriere, die es ermöglicht, die Schalen mit hohen Temperaturen zu behandeln. Danach werden sie im Mörser zu einem „leitfähigen“ Pulver zerkleinert. Dieses kommt dann als Elektrode gegen eine metallische Lithium-Anode in einem nichtwässrigen Elektrolyten zum Einsatz. Damit hielt eine Test-Zelle bei über tausend Lade- und Entladezyklen eine Kapazität von 92% aufrecht.

Die Schalen von im Supermarkt gekauften Käfigeiern funktionierten sowohl als Anode als auch als Kathode. Wie weit die Herkunft oder Haltung der Hühner das elektrochemische Potenzial beeinflusst, untersuchen die Wissenschaftler derzeit. Ebenso soll ein detaillierteres Verständnis des elektrochemischen und physikalischen Verhaltens der Eierschalen zukünftig die Leistungsfähigkeit verbessern und einen breiten Einsatz ermöglichen.

Originalpublikation: Minakshi, M.; Visbal, H.; Mitchell, D. R. G.; Fichtner, M.: Bio-waste chicken eggshells to store energy. 2018. Dalton transactions, 2018 (47), 16828–16834. doi:10.1039/c8dt03252a.

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/DT/C8DT03252A#!divAbstract 

 

 

 

 

 

Eierschalen (Bild pixabay/Gerd Altmann).

Erstmals wurden Eierschalen erfolgreich als Elektrode für Lithium-Ionen-Akkus genutzt. (Bild: pixabay/Gerd Altmann).