Batterien aus Beton für Häuser und Infrastrukturen

Wiederaufladbare Batterien der Zukunft bestehen aus mit Kohlestofffasern versehenem Beton. Auf diese Weise könnten ganze Zwischendecken als Energiespeicher fungieren. Das ist die Idee einer Forschungsgruppe um Luping Tang von der Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen der Technischen Universität Chalmers in Göteborg. 

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Mit etwas Phantasie kann ein Wolkenkratzer auch wie eine Batterie aussehen. Geht es nach dem Forschungsteam der TU Chalmers können sie gar wie eine solche funktionieren.

Bevor der präparierte Baustoff fest wird, werden die Elektroden in einem bestimmten Abstand in der Masse platziert. Sie bestehen aus einem Netz aus Kohlenstoffasern, das mit Eisen für die Anode und Nickel für die Kathode beschichtet ist. Der Zement, der sich dazwischen befindet, dient dann praktisch als Elektrolyt.

„Frühere Versuche, Betonbatterien zu bauen, scheiterten, weil die Kapazität bei Weitem nicht ausreichte“, sagt Emma Zhang die ebenfalls zur Forschungsgruppe gehört. Mittlerweile konnten die Wissenschaftler die Energiedichte verbessern: Sie liegt bei acht Wattstunden pro Kilogramm. Das ist zehnmal mehr als bei früheren Batterien auf Zementbasis. Verglichen mit den 400 Watt pro Kilogramm, auf welche die Lithium-Ionen-Batterie kommt, ist das zwar ein Klacks. Eine Batterie von der Grösse eines zwanzig Stockwerke hohen Hauses käme auf eine Kapazität von einer Million Kilowattstunden.

Doch Zementbatterien haben andere Vorteile: Das Baumaterial ist günstiger als der Stoff, aus dem normale Batterien hergestellt werden, und vor allem aber sind ihre Anwendungsmöglichkeiten laut den Forschern äusserst vielfältig. Sie reichen von der Stromversorgung von LED über 4G-Verbindungen in abgelegenen Gebieten bis hin zum kathodischen Schutz gegen Korrosion in Betoninfrastrukturen. Wie Zhang erklärt, eignen sich solche Batterien zum Beispiel für Systeme zur Überwachung von Korrosion in Autobahnen oder Brücken: Sie könnten die Sensoren, die die Risse registrieren, mit der nötigen Energie versorgen. 

Die Batterie in der Zwischendecke

Quelle: Yen Strandqvist / TU Chalmers

So funktioniert die Batterie.