Wer hat sich nicht schon ge\u00e4rgert, weil der \u201eschwere\u201c Akku des Laptops nicht nur das Gewicht wesentlich erh\u00f6ht, sondern auch gerade dann den Strom aufgibt, wenn man noch Wichtiges schreiben will?\u00a0Als Nutzer tr\u00e4umt man dann von einem leichten Akku, der in k\u00fcrzester Zeit wieder aufgeladen ist und danach das Ger\u00e4t stundenlang mit Strom versorgt.\u00a0Damit dies nicht l\u00e4nger ein Traum bleibt, wird in Jena das deutschlandweit einzigartige Zentrum f\u00fcr Energie und Umweltchemie (Center for Energy and Environmental Chemistry Jena \u2013 CEEC Jena) entstehen. <\/p>\n
Die Politik hat gerade den Weg freigemacht und \u00fcber 14 Mio. Euro zugesagt, damit das neue Forschungszentrum gebaut und er\u00f6ffnet werden kann. Getragen wird es gemeinsam von der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena (FSU) und dem Fraunhofer-Institut f\u00fcr Keramische Technologien und Systeme Hermsdorf\/Dresden (IKTS). Dies sichert eine enge Verbindung von Grundlagen- und angewandter Forschung.<\/p>\n
Keramische oder polymere Materialien f\u00fcr die Energiespeicherung, -erzeugung und f\u00fcr Umwelttechnologien <\/strong><\/p>\n Im CEEC Jena sollen keramische oder polymere Materialien f\u00fcr die Energiespeicherung, -erzeugung und f\u00fcr Umwelttechnologien entwickelt und entsprechende Prototypen gebaut werden. Dazu existiert bereits ein breites Know-how in 12 bis 15 Arbeitsgruppen der Universit\u00e4t und des Fraunhofer-Instituts, die nun unter dem Dach des CEEC verkn\u00fcpft werden sollen. Hinzu kommen zwei neu eingerichtete Forschergruppen sowie eine von der Carl-Zeiss-Stiftung finanzierte Juniorprofessur f\u00fcr Elektrochemie, die bereits in Vorbereitung der Zentrumsgr\u00fcndung eingerichtet wurden.<\/p>\n \u201eDas gro\u00dfe gemeinsame Ziel der beiden Forschergruppen von FSU und ITKS ist die Entwicklung von neuen bzw. optimierten elektrischen Energiespeichern, die zuk\u00fcnftig eine risikoarme, klimafreundliche und nachhaltige Energieversorgung in verschiedenen Anwendungsfeldern erm\u00f6glichen\u201c, fasst es Prof. Dr. Ulrich S. Schubert von der Uni Jena zusammen. Der Chemiker und Initiator des CEEC verweist au\u00dferdem auf \u201eden interfakultativen Charakter des Zentrums, wodurch wir die notwendige Masse an wissenschaftlichem Know-how f\u00fcr so etwas Besonderes wie ein universit\u00e4res Zentrum erhalten\u201c.<\/p>\n Forschungen an drei unterschiedliche Batterietypen<\/strong><\/p>\n Im Mittelpunkt der aktuellen Energiespeicher-Forschungen am CEEC Jena stehen drei unterschiedliche Batterietypen: Organische Radikalbatterien, Redox-Flow-Batterien sowie Hochtemperatur-Batterien (u. a. Natrium-Schwefel-Batterien). Besonders die beiden letztgenannten Batterietypen sollen die Speicherung von gro\u00dfen Energiemengen erm\u00f6glichen, wie sie z. B. bei Windparks oder Solaranlagen entstehen. Das Ziel der Forschergruppen ist es, praktikable L\u00f6sungen f\u00fcr Redox-Flow-Batterien zu entwickeln, damit diese Systeme vermehrt einsatzf\u00e4hig werden.<\/p>\n \u201eBisher gibt es weltweit nur sehr wenige Beispiele f\u00fcr einen erfolgreichen Einsatz dieser Systeme \u2013 auf Grund des hohen Preises und weil die Langzeitstabilit\u00e4t noch fraglich ist\u201c, sagt Dr. Martin Hager, Leiter der Forschergruppe \u201eNeue polymere Materialien f\u00fcr effiziente Energiespeicher\u201c an der Uni Jena. Im Gegensatz dazu sind Organische Radikalbatterien Stromspeicher f\u00fcr geringere Energiemengen. Ein Vorzug dieser Systeme ist, dass dank innovativer Kunststoffe prinzipiell metallfreie Batterien gebaut werden k\u00f6nnen.<\/p>\n Ein Ziel ist hier die Entwicklung von neuen Elektrodenmaterialien, welche eine m\u00f6glichst hohe Kapazit\u00e4t und Zellspannung erm\u00f6glichen sollen. Erg\u00e4nzt werden die Arbeiten der Forschergruppe u. a. durch Entwicklungen am Institut f\u00fcr Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der FSU, wo momentan polymere Materialien f\u00fcr die organische Radikalbatterie entwickelt werden. Diese Polymere erlauben es u. a., Batterien drucktechnisch herzustellen.<\/p>\n Weiterhin wird daran gearbeitet Batterien produzieren zu k\u00f6nnen, welche nur organische Aktivmaterialien enthalten. Auf diese Weise k\u00f6nnen fast metallfreie Batterien aufgebaut werden. \u201eGiftige umweltgef\u00e4hrdende Metalle k\u00f6nnen somit perspektivisch komplett ersetzt werden\u201c, betont Chemiker Hager.<\/p>\n Forschungen zu Hochtemperaturbatterien und Kohlenstoffnanoschichten <\/strong><\/p>\n Am Fraunhofer-Institut in Hermsdorf wurden bereits Forschungen auf den Themengebieten Hochtemperaturbatterien und Kohlenstoffnanoschichten gestartet, jeweils f\u00fcr station\u00e4re Anwendungen. Die Forschergruppe \u201eNeue keramische Materialien f\u00fcr effiziente Energiespeicher\u201c des IKTS wird sich prim\u00e4r auf industrielle Stromspeicher fokussieren, die auf keramischen Prinzipien beruhen. \u201eDies sichert eine nahezu europaweite Alleinstellungsposition\u201c, sagt der Leiter Dr. Michael Stelter.<\/p>\n \u201eEs wurde in den letzten Monaten zun\u00e4chst die F\u00e4higkeit hergestellt, innovative keramische Elektrolyte aus den Grundbestandteilen zu synthetisieren bzw. aus kommerziellen Materialien herzustellen und zweifelsfrei zu befunden\u201c, so Stelter weiter. \u201eBeides ist gelungen.\u201c Das IKTS kann \u2013 zun\u00e4chst im Laborma\u00dfstab \u2013 eigene Materialien herstellen. Weiterhin wurden Verfahren und Hardware entwickelt, um eigene Hochtemperaturbatterien zu bauen und zu testen.<\/p>\n \u201eSomit ist die Forschergruppe bereits in der Lage, das komplette elektrochemische System Batterie im Laborma\u00dfstab abzubilden\u201c, sagt Stelter. Als n\u00e4chste Schritte sind geplant: die Batterien schrittweise auf die Gr\u00f6\u00dfe eines Milchkartons pro Einzelzelle zu verkleinern. Weiterhin wird die Chemie der Batterien fortentwickelt.<\/p>\n Die Hermsdorfer Wissenschaftler wollen v. a. die Prozesse des schleichenden Leistungsverlustes verstehen, der die Lebensdauer der Batterie reduziert. Es wird in den kommenden Jahren ein Ziel von ca. 100.000 Stunden Lebensdauer pro Zelle angestrebt.Erg\u00e4nzt werden die Untersuchungen durch die Forschungen von Prof. Dr. Anna Ignaszak. Sie hat seit Mai die Juniorprofessur f\u00fcr Elektrochemie funktionaler Materialien an der FSU inne und wird sich neben der Elektrochemie von organischen Polymeren und der Optimierung von Elektrodenmaterialien zuk\u00fcnftig auch Brennstoffzellen widmen.<\/p>\n Noch arbeiten die Forscher an verschiedenen Standorten, bis als zweiter Schritt der Zentrumsbildung ein Forschungsneubau f\u00fcr das CEEC Jena am Jenaer Max-Wien-Platz errichtet ist. Mit 14,4 Millionen Euro \u2013 inklusive Erstausstattung und Ger\u00e4ten \u2013 werden dort Forschungsfl\u00e4chen von \u00fcber 1.200 qm entstehen. Unmittelbar an das noch im Bau befindliche \u201eZentrum f\u00fcr angewandte Forschung\u201c (ZAF) der Universit\u00e4t wird der Neubau des CEEC \u201eangedockt\u201c. Die Ernst-Abbe-Stiftung tr\u00e4gt bis zu 10 Millionen Euro.<\/p>\n Diese Mittel stammen aus Zustiftungen des Landes an die Ernst-Abbe-Stiftung. Weitere vier Millionen Euro wird die Carl-Zeiss-Stiftung beisteuern. Die Kosten f\u00fcr die Erstausstattung in H\u00f6he von rund 400.000 Euro werden aus Landesmitteln getragen. Dar\u00fcber hinaus bringt das Land das Grundst\u00fcck ein. \u201eDie durch den Neubau erm\u00f6glichten Synergien sind \u2013 auch mit Blick auf die Kosten \u2013 \u00fcberzeugend\u201c, ist sich Prof. Schubert sicher, der darauf hofft, im Sommer 2015 einziehen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n Doch bis dahin sind noch zahlreiche weitere Schritte notwendig auf dem Weg zum CEEC und nicht zuletzt erfolgreiche Forschungen, damit dem Laptop in Zukunft nicht gerade dann der Strom ausgeht, bevor die wichtige Idee fixiert wurde.<\/p>\n Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t Jena (FSU)\u00a02012Fraunhofer-Institut f\u00fcr Keramische Technologien und Systeme IKTS\u00a02012<\/p>\nQuelle<\/h5>\n