Ein Zementblock, der ein Haus mit Energie versorgt

Forschende des Massachusetts Institute of Technology haben einen neuen Superkondensator entwickelt, der Energie speichern kann. Er besteht aus Wasser, Zement und Industrieruss, wie "Heise" berichtet. Das Material könne zum Bau von energiespeichernden Häuserfundamenten, Strassen mit drahtloser Ladefunktion und Fundamenten von Windturbinen sowie erneuerbare Energiesysteme genutzt werden, versprechen die MIT-Forschenden. Ihre Studie heisst "Carbon–cement supercapacitors as a scalable bulk energy storage solution".

Rund 45 Kubikmeter der Kombination würden ausreichen, um ca. 10 Kilowattstunden an Energie zu speichern, heisst es weiter - etwa in Form eines Blocks mit einer Seitenlänge von 3,5 Metern. Diese Menge könne einen durchschnittlichen Haushalt einen Tag lang mit Energie versorgen. Der Superkondensator könne die Energie aus erneuerbaren Energien speichern und das Haus autark versorgen. Zudem sei der Block beliebig skalierbar, sodass der Energiespeicher an den Bedarf vorab angepasst werden kann.

"Wir haben es hier mit dem meistverwendeten, von Menschen hergestellten Material der Welt zu tun, nämlich Zement, der mit Russ kombiniert wird, einem bekannten historischen Material – die Schriftrollen vom Toten Meer wurden damit geschrieben", zitiert "Heise" Admir Masic, Associate Professor für Bau- und Umwelttechnik am MIT. 

"Die Hydratationsreaktionen von Zement erzeugen in Zusammenhang mit Kohlenstoff ein fraktalartiges elektronenleitendes Kohlenstoffnetzwerk, das die tragende Matrix auf Zementbasis durchdringt", schreiben die Forschenden. Bei einem Block aus der Mischung handle es sich quasi um einen kohlenstoffreichen Zement, durchzogen mit hochleitenden Russdrähten. Diese verleihen dem Zement zusätzlich eine hohe Festigkeit, wie es heisst.

Auf die Grösse kommt es an

Ein Block aus diesem Material ist quasi ein kohlenstoffreicher Zement, der mit hochleitenden Russdrähten durchzogen ist, die ihm zusätzlich eine hohe Festigkeit verleihen. Sie vergrössern ausserdem die innere Oberfläche stark: Wie viel Energie ein Superkondensator speichern kann, hängt nämlich vor allem von der Grösse der Oberfläche ab. Die Materialkombination der MIT-Wissenschaftler weise eine besonders hohe innere Oberfläche auf.

Ein Russanteil von 3 Prozent reiche aus, damit Zement zum Superkondensator wird, schreib "Heise". Rund 10 Prozent ergäben die ideale Kombination aus Speicherkapazität und Festigkeit, fanden die Forschenden des MIT heraus. Je höher der Anteil, desto grösser die Kapazität, jedoch auch die Instabilität des Materials.

Laut den Forschenden könnte der Russ-Zement auch zur Erzeugung von Wärme eingesetzt werden. Dazu werde einfach Strom auf das leitende Kohlenstoffnetzwerk im Zement übertragen.

Bisher existiere dafür nur eine Testplattform, die bis zu 1 Volt Strom liefern könne, schreibt "Heise". Die Forschenden planen demnach, die Grösse des Energiespeichers schrittweise zu steigern. Nächstes Zwischenziel sei ein Superkondensator mit 12 Volt - dieser soll in den nächsten sechs bis neun Monaten entstehen. Der eingangs erwähnte 45-Kubikmeter-Block sei allerdings das eigentliche Ziel.

Ein solcher Superkondensator ist laut den Forschenden zwar leicht entwickeln, da das Material verfügbar und die Grösse skalierbar sei. Die Herstellung erfordere jedoch das Fachwissen von Materialwissenschaftlern, Elektrotechnikern, Bauingenieuren und Architekten. Bis zum Prototypen für den Hausbau könnten daher rund 18 Monate vergehen. In den nächsten Jahren sei dann geplant, die Technik in Autobahnen einzusetzen und Elektroautos drahtlos über energiespeichernde Fahrbahnen zu laden.