Energie aus dem Ei

Elektrodenmaterial für Energiespeicher

24.03.2019 Eier liefern als Nahrungsmittel Eiweiß und Energie. Doch auch die Schalen von Hühnereiern sind mehr als Bioabfall: Sie erweisen sich als geeignetes Ausgangsmaterial für sehr effektive Energiespeicher.

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Eierschalen bestehen aus
porösem Calciumcarbonat, das sich sehr gut für elektrochemische Speicher eignet.
(Bild: Karlsruher Institut für Technologie)
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Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Team, zu dem auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) gehören. Das nachhaltige Speichermaterial, das die Forscher vorgestellt haben, könnte einen kostengünstigen Lithium-Ionen-Kondensator ermöglichen.

Die Lebensmittel-, Pharma- und Fertigungsindustrie nutzen Hühnereier bereits weltweit in großen Mengen. Nach der Verwendung der Eier werden die Schalen jedoch weggeworfen und als Bioabfall auf Deponien entsorgt. Eierschale besteht allerdings aus einem Verbundwerkstoff aus Calciumcarbonat (CaCO3), gemeinhin als Kalk bekannt, und einer proteinreichen Fasermembran. „Es gibt überraschenderweise immer wieder neue Beispiele, in denen Naturstoffe gute bis sehr gute Voraussetzungen mitbringen, um daraus Materialien für elektrochemische Speicher herzustellen“, erklärt Prof. Maximilian Fichtner vom HIU.

Prof. Maximilian Fichtner, Helmholtz-Institut Ulm
Es gibt überraschenderweise immer wieder neue Beispiele, in denen Naturstoffe sehr gute Voraussetzungen mitbringen, um daraus Materialien für elektrochemische Speicher herzustellen.

Kalkiger Lithium-Speicher

Fichtner entdeckte zusammen mit australischen Kolleginnen und Kollegen die vielversprechenden elektrochemischen Eigenschaften von Hühnereierschalen, die Lithium durch einen hohen Anteil an CaCO3 gut speichern können. Verwendet wurden von den Eierschalen sowohl die verkalkte Schale als auch die inneren und äußeren Schalenmembranen. Die Forschenden wuschen, trockneten und zerkleinerten die Schalen zu einem Pulver und erhielten ein leitfähiges Material. Aus diesen pulverisierten Eierschalen pressten die Wissenschaftler Elektroden und verwendeten diese gegen eine metallische Lithium-Anode in einem nichtwässrigen Elektrolyten. Bei über 1.000 Lade- und Entladezyklen hielt diese Testzelle eine Kapazität von 92 % aufrecht.
Es handelt sich nicht um das erste Beispiel von Eierschalen in der Materialforschung: Eierschalenabfälle kamen bereits in einer Reihe von Anwendungen zum Einsatz, etwa in der Biokeramik, in Kosmetika oder in der Farbstoffindustrie. Auch fungierte die proteinreiche, faserige Eierschalenmembran als Separator in Superkondensatoren. Als Elektrode fanden die Bioabfälle nun aber weltweit erstmals Verwendung. Um die Leistungsfähigkeit des Materials zu verbessern und einen breiten Einsatz zu ermöglichen, seien nun weitere Forschung und ein detailliertes Verständnis des elektrochemischen und physikalischen Verhaltens des Materials erforderlich, so das Forschungsteam.

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Ansgar Kretschmer, Redaktion
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