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Chemische Unterhaltungen: Energie speichern auf die Schnelle

Superkondensatoren können rasch große Mengen elektrischer Energie aufnehmen und wieder bereitstellen. Wie das System funktioniert, lässt sich mit einfachen Experimenten sichtbar machen.

Obwohl Hermann von Helmholtz (1821–1894) bereits vor fast 200 Jahren den Grundstein für Superkondensatoren als Energiespeicher legte, fristeten diese lange Zeit ein Schattendasein. Das liegt unter anderem daran, dass in mobilen Endgeräten vorrangig Lithium-Ionen-Akkumulatoren zum Einsatz kommen. Sie weisen eine hohe Energiedichte auf und lassen sich daher Platz sparend unterbringen.

Dabei bieten Superkondensatoren in bestimmten Bereichen klare Vorteile gegenüber der dominierenden Lithium-Ionen-Technologie: Sie kommen ohne teure Metalloxide in den Elektrodenmaterialien aus, sind deutlich langlebiger und lassen sich sehr viel schneller laden und entladen als Akkumulatoren. Muss also in kurzer Zeit viel elektrischer Strom gespeichert oder bereitgestellt werden, sind Superkondensatoren die perfekten Kandidaten. Daher kommen sie heute in zahlreichen Bereichen zum Einsatz: Einsatz: von stationären Energie-Back-up-Systemen bis hin zu mobilen An- wendungen wie der Bremskraftrückgewinnung in Bussen und Bahnen oder dem Beschleunigen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen …

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  • Quellen

Burke, A. et al.: Ultracapacitors: why, how, and where is the technology. Journal of Power Sources 91, 2000

Flint, A. et al.: Chemie fürs Leben – Elektrochemie. Universität Rostock, 2016

Gu, W. et al.: Review of nanostructured carbon materials for electrochemical capacitor applications: advantages and limitations of activated carbon, carbide-derived carbon, zeolite-templated carbon, carbon aerogels, carbon nanotubes, onion-like carbon, and graphene. WIREs Energy Environ 3, 2014

Kötz, R. et al.: Principles and applications of electrochemical capacitors. Electrochimia Acta 45, 2000

Pal, B. et al.: Electrolyte selection for supercapacitive devices: a critical review. Nanoscale Advances 1, 2019