Abgasfreies Fahren mit Alkohol im Tank
Mit zwei neuartigen Stromspeichersystemen wollen Berliner Wissenschaftler das Haupthindernis bei der Nutzung von Elektroautos beheben: die geringe Reichweite. Dazu entwickeln sie eine Brennstoffzelle, die mit Ethanol (Alkohol) betrieben wird, und eine Magnesium-Ionen-Batterie.
Ein Elektroauto wird an einer Ladesäule mit Ökostrom geladen. Berliner Wissenschaftler haben jetzt zwei neuartige Stromspeichersysteme entwickelt, mit denen sich die Reichweite von E-Autos erhöhen lässt.
Foto: dpa/Jan Woitas
Die Brennstoffzelle ähnelt der Methanolzelle, die bereits seit längerem serienreif ist. Die Berliner Entwicklung hat allerdings einen Vorteil: Sie verträgt den verwässerten Alkohol, der in Bioraffinerien aus zucker- oder stärkehaltigen Agrarprodukten wie Mais und Weizen hergestellt wird. Heute muss er, um Benzin beigemischt zu werden, mit hohem Aufwand von jedem Rest Wasser befreit werden. Der Treibstoff E 10, der zehn Prozent Alkohol enthält, würde sonst Motoren zerstören.
Brennstoffzellen erzeugen Strom, der den Fahrmotor versorgt oder die Bordbatterie auflädt. Bisher werden zu diesem Zweck vor allem Methanol-Brennstoffzellen eingesetzt. Der Flüssigtreibstoff wird in einem Reformator an Bord des Fahrzeugs in Kohlendioxid und Wasserstoff zerlegt, den die Zelle in Strom umwandelt. Das chemisch ähnliche Ethanol wird genauso behandelt. Beide Treibstoffe haben den Vorteil, dass sie flüssig sind, also wie Benzin oder Diesel getankt werden können. Wasserstoff müsste dagegen gasförmig in Drucktanks oder verflüssigt bei sehr tiefen Temperaturen transportiert werden. Die Entwicklung läuft im Fachgebiet Technische Elektrochemie der Technischen Universität Berlin. Unterstützt wird das Team um Professor Peter Strasser von Wissenschaftlern der Universitäten in Peking und Schanghai.
Indirekte Stromversorgung
Da der Wirkungsgrad der Alkohol-Brennstoffzelle relativ niedrig ist, wollen die Forscher sie nutzen, um die Bordbatterie aufzuladen, aus der der Fahrmotor seine Energie bezieht. Sie haben sich für die Entwicklung einer Magnesium-Ionen-Batterie entschieden. Das leichte Metall hat gegenüber Lithium, das heute in Batterien für Autos und mobile Elektrogeräte genutzt wird, zwei Vorteile. Zum einen ist es, anders als Lithium, in großen Mengen in der Erdkruste enthalten. Zum anderen erwärmen sich die Batterien aus Berlin weit weniger stark als Lithium-Ionen-Batterien, die in Extremfällen schon mal brennen oder schwelen wie Anfang des Jahres in Boeings Vorzeigeflugzeug 787 („Dreamliner“). Selbst beim schnellen Aufladen gibt es keine Temperaturprobleme.
Die Forscher glauben, dass sich die Reichweite von reinen Elektrofahrzeugen mit der Kombination aus Brennstoffzelle und relativ kleiner Batterie auf mehrere 100 Kilometer erhöhen lässt. Weil Alkohol aus Biomasse der einzige Energieträger ist, emittiert die Brennstoffzelle nur so viel Kohlendioxid wie die Pflanzen zuvor während ihres Wachstums aus der Luft aufgenommen haben.
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