Luft-Luft-Batterien ermöglichen eine Reichweite von mehr als 1 Kilometer. Defekt? Sie sind wegwerfbar.

Vor ein paar Tagen sprachen wir über den „erfinderischen Ingenieur“, „Vater von acht Kindern“, „Marineveteran“, der „Batterien erfand, die Aluminium und einen mysteriösen Elektrolyten verwendeten“. Wir fanden die Entwicklung des Themas nicht sehr zuverlässig - auch dank der Quelle, der Daily Mail -, aber das Problem muss ergänzt werden. Wenn es die Briten mit Aluminium-Luft-Batterien zu tun haben, dann gibt es sie wirklich ... und können wirklich eine Reichweite von Tausenden von Kilometern bieten.

Der Erfinder, von der Daily Mail als „Vater von acht Kindern“ beschrieben, wurde als jemand präsentiert, der etwas völlig Neues (einen ungiftigen Elektrolyten) geschaffen hat und bereits Gespräche über den Verkauf seiner Idee führt. Mittlerweile wird das Thema Aluminium-Luft-Zellen schon seit mehreren Jahren bearbeitet.

Aber fangen wir von vorne an:

Inhaltsverzeichnis

• Aluminium-Luftbatterien - Lebe schnell, stirb jung
  • Tesla Model 3 Long Range mit 1+ km Reichweite? Kann gemacht werden
  • Alcoa und Phinergy Aluminium/Luft-Batterien – immer noch Wegwerfartikel, aber gut durchdacht
  • Zusammenfassung oder warum wir die Daily Mail kritisiert haben

Aluminium-Luft-Batterien nutzen die Reaktion von Aluminium mit Sauerstoff- und Wassermolekülen. Bei einer chemischen Reaktion (Formeln finden Sie auf Wikipedia) entsteht Aluminiumhydroxid, und schließlich verbindet sich das Metall mit Sauerstoff zu Aluminiumoxid. Die Spannung fällt ziemlich schnell ab und wenn das gesamte Metall reagiert hat, funktioniert die Zelle nicht mehr. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien Luft-Luft-Elemente können nicht wieder aufgeladen und wiederverwendet werden..

Sie sind wegwerfbar.

Ja, das ist ein Problem, aber Zellen haben eine sehr wichtige Eigenschaft: gigantische gespeicherte Energiedichte im Verhältnis zur Masse. Dieser beträgt 8 kWh/kg. Mittlerweile liegt der aktuelle Wert der besten Lithium-Ionen-Zellen bei 0,3 kWh/kg.

Tesla Model 3 Long Range mit 1+ km Reichweite? Kann gemacht werden

Schauen wir uns diese Zahlen an: 0,3 kWh/kg für die besten modernen Lithiumzellen gegenüber 8 kWh/kg für Aluminiumzellen - Lithium ist fast 27-mal schlimmer! Selbst wenn man bedenkt, dass Aluminium-Luft-Batterien in Experimenten eine Dichte von „nur“ 1,3 kWh/kg erreicht haben (Quelle), ist dies immer noch mehr als viermal besser als Lithiumzellen!

Sie müssen also kein guter Rechner sein, um herauszufinden, was Mit einer Al-Air-Langstreckenbatterie des Tesla Model 3 wird eine Reichweite von fast 1 km mit Batterie erreicht, statt der aktuellen 730 km mit Lithium-Ionen. Das ist nicht viel weniger als von Warschau nach Rom und weniger als von Warschau nach Paris, Genf oder London!

Leider stecken wir bei Lithium-Ionen-Zellen nach 500 Kilometern Fahrt mit Tesla für die vom Auto vorgeschlagene Zeit das Ladegerät ein und fahren weiter. Bei Verwendung von Al-Air-Zellen muss der Fahrer zur Station gehen, wo die Batterie ausgetauscht werden muss. Oder seine einzelnen Module.

Und obwohl Aluminium als Element billig ist, macht die Notwendigkeit, das Element jedes Mal von Grund auf vorzubereiten, die Vorteile höherer Reichweiten effektiv zunichte. Aluminiumkorrosion ist auch ein Problem, das auch dann auftritt, wenn die Batterie nicht verwendet wird. Dieses Problem wurde jedoch dadurch gelöst, dass der Elektrolyt in einem separaten Behälter aufbewahrt und gepumpt wird, wenn eine Aluminium-Luft-Batterie benötigt wird.

Phinergy hat sich Folgendes ausgedacht:

Alcoa und Phinergy Aluminium/Luft-Batterien – immer noch Wegwerfartikel, aber gut durchdacht

Luftbatterien sind einsatzbereit kommerziell Nun ja, sie werden sogar in militärischen Anwendungen eingesetzt. Sie wurden von Alcoa in Zusammenarbeit mit Phinergy entwickelt. Bei diesen Systemen befindet sich der Elektrolyt in einem separaten Behälter und die einzelnen Zellen sind Platten (Kartuschen), die von oben in ihre Fächer eingesetzt werden. Es sieht aus wie:

Luftfahrtbatterie (Aluminium-Luft) der israelischen Firma Alcoa. Beachten Sie den Schlauch an der Seite des Alcoa-Elektrolyttransfergeräts (c).

Das Starten der Batterie erfolgt durch Pumpen von Elektrolyt durch die Rohre (wahrscheinlich durch die Schwerkraft, da die Batterie als Backup fungiert). Um den Akku aufzuladen, entnehmen Sie die verbrauchten Patronen aus dem Akku und setzen neue ein.

Somit wird der Besitzer der Maschine ein schweres System mitnehmen, um es eines Tages bei Bedarf nutzen zu können. Und wenn ein Ladevorgang erforderlich ist, muss das Fahrzeug durch eine entsprechend qualifizierte Person ersetzt werden.

Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Zellen liegen die Vorteile von Aluminium-Luft-Zellen in den niedrigen Produktionskosten, dem Verzicht auf Kobalt und den geringeren Kohlendioxidemissionen bei der Produktion. Der Nachteil liegt in der einmaligen Verwendung und der Notwendigkeit, gebrauchte Patronen zu recyceln:

Zusammenfassung oder warum wir die Daily Mail kritisiert haben

Aluminium-Luft-Brennstoffzellen (Al-Air) existieren bereits, werden teilweise eingesetzt und sind in den letzten etwa zehn Jahren recht intensiv bearbeitet worden. Aufgrund der steigenden Energiedichte von Lithium-Ionen-Zellen und der Möglichkeit ihrer mehrmaligen Wiederaufladung ist das Thema jedoch verblasst - insbesondere in der Automobilindustrie, wo der regelmäßige Austausch von Millionen von Batterien eine schwindelerregende Aufgabe ist..

Wir vermuten, dass der von der Daily Mail beschriebene Erfinder wohl nichts erfunden, sondern die Aluminium-Luft-Zelle selbst entworfen hat. Wenn er, wie er beschreibt, bei Demonstrationen Elektrolyt getrunken hat, muss er zu diesem Zweck reines Wasser verwendet haben:

> Der Vater von acht Kindern hat die 2-km-Batterie erfunden? Mmm ja, aber nein 🙂 [Daily Mail]

Das größte Problem bei Aluminium-Luft-Batterien ist nicht, dass sie nicht existieren – sie existieren. Das Problem dabei sind einmalige Kosten und hohe Wiederbeschaffungskosten. Die Investition in eine solche Zelle wird im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus über kurz oder lang wirtschaftlich an Sinn verlieren, denn das „Laden“ erfordert einen Werkstattbesuch und einen Facharbeiter.

In Polen gibt es etwa 22 Millionen Autos. Nach Angaben des polnischen Statistischen Zentralamts (GUS) fahren wir durchschnittlich 12,1 Tausend Kilometer pro Jahr. Wenn wir also davon ausgehen, dass Aluminium-Luft-Batterien durchschnittlich alle 1 km ausgetauscht werden (für eine vereinfachte Berechnung), muss jedes dieser Autos 210 Mal im Jahr die Werkstatt aufsuchen. Jedes dieser Autos besuchte die Werkstatt im Durchschnitt alle 10 Tage.

603 Autos warten JEDEN TAG auf Batterien., auch sonntags! Ein solcher Austausch erfordert jedoch das Absaugen des Elektrolyten, den Austausch der Module und die Überprüfung all dessen. Außerdem muss jemand diese gebrauchten Module im ganzen Land einsammeln, um sie später weiterzuverarbeiten.

Verstehen Sie jetzt, woher unsere Kritik kam?

Redaktionelle Anmerkung www.elektrowoz.pl: Der oben erwähnte Artikel der Daily Mail besagt, dass es sich um eine „Brennstoffzelle“ und nicht um eine „Batterie“ handelt. Um ehrlich zu sein, sollte jedoch hinzugefügt werden, dass „„Brennstoffzellen“ fallen unter die in Polen geltende Definition von „Akkumulator“. (siehe zum Beispiel HIER). Während eine Aluminium-Luft-Batterie jedoch als Brennstoffzelle bezeichnet werden kann (und sollte), ist dies bei einer Lithium-Ionen-Batterie nicht der Fall.

Eine Brennstoffzelle funktioniert nach dem Prinzip, dass von außen zugeführte Stoffe, oft auch Sauerstoff, mit einem anderen Element reagieren, eine Verbindung bilden und Energie freisetzen. Somit ist die Oxidationsreaktion langsamer als die Verbrennung, aber schneller als normale Korrosion. Um den Vorgang umzukehren, ist meist ein völlig anderer Gerätetyp erforderlich.

Bei einer Lithium-Ionen-Batterie hingegen bewegen sich die Ionen zwischen den Elektroden, sodass es zu keiner Oxidation kommt.

Redaktionelle Anmerkung 2 von www.elektrowoz.pl: Der Untertitel „Lebe hart, stirb jung“ stammt aus einer der Studien zu diesem Thema. Es gefällt uns, weil es die Besonderheiten von Aluminium-Luft-Zellen beschreibt.

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