Solar- und Windkraftanlagen erzeugen viel Strom, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Je nach Wetterlage wird so innerhalb kurzer Zeit sehr viel Strom produziert. Große Teile dieses „grünen Stroms" sind nur nutzbar, wenn sie zuverlässig und kostengünstig gespeichert werden können. Bisher fehlen umweltfreundliche, kostengünstige und hocheffiziente Speicherkonzepte, die für die Energiewende dringend benötigt werden. Für seine Pionierarbeit und Forschungstätigkeiten an solchen elektrischen Energiespeichern erhielt Volker Presser vom INM -Leibniz-Institut für Neue Materialien nun den "Bayer Early Excellence in Science Award 2012" in der Kategorie "Materialien", in Höhe von 10.000 Euro.

Zentrale Technologie hinter der preisgekrönten Arbeit sind Doppelschichtkondensatoren. Sie funktionieren nach einem einfachen Prinzip: Ionen in einem flüssigen Elektrolyten werden an je eine positiv und eine negativ geladene Elektrode angelagert, die über eine nichtleitende Folie, den sogenannten porösen Separator, getrennt sind. Durch die Paarung von Ionen und Elektronen an der Grenzfläche zwischen Elektrolyt und poröser Elektrode bildet sich dabei eine elektrochemische Doppelschicht aus. Die darin gespeicherte Energie kann in Sekunden wieder freigegeben werden.

Presser‘s Ziel ist es, in den Doppelschichtkondensatoren eine höhere Energiedichte zu erzielen, ohne ihre extreme Langlebigkeit zu beeinträchtigen, die bis zu 25 Jahre beträgt. „Je mehr positive und negative Ladungen sich anhäufen und je schneller die Ladungen wandern können, umso größer ist die Speicherkapazität und die Leistung von Doppelschichtkondensatoren", erklärt der Nachwuchswissenschaftler.

Das erreicht die Forschungsgruppe um Presser einerseits durch den Einsatz hochporöser Kohlenstoffe. Denn durch die extrem große spezifische Oberfläche lassen sich Elektroden mit bestmöglicher Porengröße herstellen. Dennoch bleibt die Speicherkapazität und Energiedichte von Doppelschichtkondensatoren mit den heutigen Materialien begrenzt und liegt noch weit unter derjenigen von Batterien. „Unsere Idee ist, ein ‚bisschen Batterie‘ in den Doppelschichtkondensator einzubauen", sagt Presser und führt weiter aus: „Dazu arbeiten wir in die Elektroden entweder Metalloxide als Nanopartikel ein, oder verwenden hochleistungsfähige Elektrolyte, die extrem hohe Energiedichten ermöglichen, ohne strukturell dabei Schaden zu nehmen. Alle drei Ansätze werden dazu beitragen, eine entscheidende Frage zu beantworten: Wie können wir hocheffizient und auf umweltverträglichen Materialien beruhend kostengünstig Energie speichern? Denn nur dann können wir auch im gesellschaftlichen Kontext einen echten Beitrag zur Energiewende leisten", schließt Presser.

Hintergrund:
Der Bayer Early Excellence in Science Award 2012" wird von der „Bayer Science & Education Foundation" vergeben. Diese Stiftung verfolgt als vorrangige Ziele die Ehrung herausragender Forschungsleistungen, die Förderung wissenschaftlicher Talente und die Unterstützung bedeutender, naturwissenschaftlicher Schulprojekte. Im inhaltlichen Fokus der Fördertätigkeiten stehen Technik, Naturwissenschaften und Medizin. Dieser internationale Preis wird seit 2009 jährlich in den drei Kategorien Biologie, Chemie und Materialien vergeben. Die Preisvergabe erfolgt aufgrund der Originalität und der Qualität der Forschung der Kandidaten, sowie der Signifikanz der Ergebnisse für die jeweilige Kategorie. Die Preisverleihung erfolgt am 17. Mai auf dem Saarbrücker Campus.