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Anoden von Krabbenschalenbatterien

27.03.2023

Eine Gruppe von Forschern aus Japan und China hat vorgeschlagen, Schalen von Krebstieren als Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien zu verwenden. Die von ihnen entwickelte Technologie ermöglicht es, aus Schalen eine Kohlenstoffanode für wiederaufladbare Batterien auf Natriumbasis herzustellen.

Um ihren „Krabbenkohlenstoff“ herzustellen, erhitzten die Forscher Schalen von Krustentieren auf Temperaturen von über 500 Grad Celsius. Danach gaben sie den resultierenden Kohlenstoff zu einer Lösung aus entweder Zinnsulfid oder Eisensulfid und trockneten sie dann, um Anoden zu bilden. Die poröse Faserstruktur von Crab Carbon bietet eine riesige Oberfläche, die die Leitfähigkeit des Materials und den hervorragenden Natriumionentransport erhöht.

Herkömmliche moderne Batterien verwenden eine Lithium-Ionen-Struktur. Es hat sich gut bewährt, aber Lithium ist ein eher seltenes und teures Metall. Alternativ arbeiten verschiedene Labore an der Produktion von Natrium-Ionen-Batterien. Obwohl Lithium chemisch ähnlich ist, sind Natriumionen größer und daher mit der Anode einer Lithium-Ionen-Batterie, die normalerweise aus Graphit besteht, nicht kompatibel.

Der aus Krabben gewonnene Kohlenstoff ermöglichte die Herstellung einer zelligen, faserigen Anode mit einer großen Oberfläche, die die Leitfähigkeit und die Fähigkeit zum Transport von Natriumionen verbesserte. Die Forscher zeigten, dass im Batteriemodell sowohl Zinn- als auch Eisenverbundwerkstoffe die Fähigkeit aufweisen, sich über mindestens 200 Zyklen wieder aufzuladen. Das ist zwar noch weniger als bei Lithiumbatterien, aber ein großer Durchbruch für alternative Technologien.

Die Forscher stellen fest, dass Krabbenschalen, die als Abfallprodukte der Lebensmittelindustrie anfallen, für die Produktion ausreichen. Eine Produktionssteigerung ist nicht erforderlich.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

5G-Kommunikationsmodul für Autos 20.10.2019

Das südkoreanische Unternehmen LG Innotek hat ein Automotive-Kommunikationsmodul vorgestellt, das 5G-Netze unterstützt. Laut Hersteller handelt es sich um das weltweit erste 5G-Modul für Autos. Es basiert auf der Elementbasis von Qualcomm.

Das Design des Moduls umfasst ein Modem, einen Speicher und HF-Schaltungen – insgesamt etwa 480 Komponenten. Das Modul bietet Echtzeit-Verkehrsinformationsaustausch, präzise Standortbestimmung, V2X-Kommunikation (Vehicle-to-Everything – zwischen dem Fahrzeug und umgebenden Objekten) und die Übertragung großer Datenmengen. Das heißt, es übernimmt ohne Fahrereingriff die für das vollautonome Fahren erforderlichen Schlüsselfunktionen.

Die Verwendung der 5G-Technologie für ein fahrzeuginternes Kommunikationsmodul hat sich als schwierig erwiesen, da es hohe Frequenzen verwendet, was zu einem stärkeren Signalverlust als LTE (Long Term Evolution, 4G-Mobilfunktechnologie) führt. Ein weiteres Problem ist die hohe Wärmeableitung.

5G bietet jedoch einen wichtigen Vorteil: Das Modul führt eine Verzögerung von 1 ms oder weniger ein, was eine Größenordnung weniger ist als die Verzögerung des LTE-Moduls. Wenn beispielsweise ein selbstfahrendes Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h ein Hindernis erkennt und die Notbremsfunktion aktiviert, beginnt bei einem LTE-Modul die Bremsung nach 1,4 m, und mit 5G-Modul nur 2,8 cm.

Die Abmessungen des Moduls betragen 40 x 50 x 3,5 mm, sodass es einfach überall innerhalb oder außerhalb des Autos installiert werden kann. Durch die Kompatibilität mit LTE-Modulen können Sie vorhandene LTE-Module ersetzen, ohne das Systemdesign zu ändern.

Das Modul kann unabhängig von Region oder Fahrzeugtyp verwendet werden, da es 3GPP Release 15 entspricht.

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