Uni Jena präsentiert neuartige Batterien und weitere Innovationen für die Praxis
Innovative Lösungen für knifflige Probleme
Durch die zunehmende Elektrifizierung der chemischen Industrie und des Verkehrswesens steigt weltweit der Bedarf an nachhaltigen und regional verfügbaren Ausgangsstoffen für elektrochemische Energiespeicher. Prof. Dr. Martin Oschatz und sein Team im Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena setzen deshalb auf Lignin als Ausgangsstoff für Batterieelektroden. Lignin ist ein natürlicher Bestandteil von Pflanzenzellwänden und fällt u. a. als Abfallprodukt in der Papierindustrie an. Durch gezielte chemische Funktionalisierung kann es als vielseitige und vielversprechende Quelle für Kohlenstoffmaterialien genutzt werden. Das Team um Prof. Oschatz zeigt auf der diesjährigen Hannover Messe Festkörperbatterien, die durch den Einsatz fester Elektrolyte eine höhere Energiedichte, verbesserte Betriebssicherheit und sogar eine längere Lebensdauer aufweisen. Außerdem wird den Besucherinnen und Besuchern ein Kompositmaterial aus einem porösen Kohlenstoff und einem Polymer mit hoher Kohlendioxid-Affinität präsentiert, mit dem Kohlendioxid gebunden und elektrokatalytisch reduziert werden kann. Dieses Material könnte dazu dienen, bereits ausgestoßenes Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzufangen.
Organische Batterien mit breiter Anwendungspalette
Eine andere nachhaltige Möglichkeit, elektrische Energie zu speichern, sind organische Batterien. Sie werden im Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Universität Jena entwickelt. Das Forschungsteam um Prof. Dr. Ulrich S. Schubert kooperiert dabei mit dem Helmholtz-Institut HIPOLE Jena. Der Clou bei diesem Batterietyp sind die Aktivmaterialien aus organischen Verbindungen (Polymeren), wodurch potenziell knappe anorganische Elektrodenmaterialien wie Lithiumkobaltoxid ersetzt werden können. Die daraus resultierende erhöhte Umweltverträglichkeit, einfachere Verarbeitungsmethoden und mechanische Flexibilität ergeben eine breite Anwendungspalette organischer Batterien, etwa als kleine, flexible Batterien für intelligente Kleidung oder Verpackungen.
Innovative Wasser-Sensoren und ein Dichterfürst im Regen
Das Kulturerbe der Menschheit ist weltweit diversen Bedrohungen ausgesetzt. Eine Möglichkeit, es auf neue Weise zugänglich zu machen und zugleich zu bewahren, ist die umfassende Digitalisierung. Dr. Andreas Christoph von der Thüringer Universitäts- und Landesbibliothek (ThULB) Jena demonstriert diese Möglichkeiten mit seinem Team ebenfalls auf der Hannover Messe. „Wir fertigen eine maßstabsgetreue Kopie einer Goethe-Büste aus dem Jahr 1820 vor Publikum mit dem 3D-Drucker“, sagt Andreas Christoph. Die Herausforderung bestehe darin, das richtige Material auszuwählen, weil die Replik im Außenbereich aufgestellt werden soll. Ihren Platz findet die Büste vor dem Goethe-Laboratorium der Universität Jena am Fürstengraben. Dort soll Goethe ab und zu im Regen stehen – ohne Schaden zu nehmen.
Einen neuartigen digitalen Sensor zur Messung des „chemischen Sauerstoffbedarfs“ eines Gewässers stellt das Team vom Thüringer Wasser-Innovationscluster (ThWIC) in Hannover vor. Dieser Wert gibt die Menge an oxidierbaren Stoffen im Wasser an und damit den Grad der Verschmutzung. Wie ThWIC-Sprecher Prof. Dr. Michael Stelter sagt, werde damit erstmals die digitale Messung der Wasserqualität direkt am Gewässer möglich, der Laboreinsatz entfällt. Entwickelt wird der neuartige Sensor in Kooperation mit mehreren kleinen und mittelständischen Unternehmen. Zudem werde es einen Ausblick geben, wie sich mit dem Sensor der Nitratwert im Wasser ermitteln lässt, sagt Prof. Stelter. Der zweite Hingucker für die Messebesucher wird die sogenannte „Technische Niere“ werden. Bei dieser innovativen Idee kommen 3D-Strukturen bei der Wasserreinigung zum Einsatz, die von der menschlichen Niere inspiriert sind. Kombiniert mit keramischen Trennmembranen kann so der Energieaufwand bei der Wasserreinigung stark gesenkt werden. Entwickelt wird der Prototyp gemeinsam mit der Ernst-Abbe-Hochschule Jena.
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