Materialforschung Polymer speichert Solarwärme und gibt sie gezielt wieder ab

Forscher des MIT haben ein Material entwickelt, das Solarwärme aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben kann. Sie sehen in der Technik zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.

Anbieter zum Thema

Jauch Quartz GmbH

MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

So könnte etwa Kleidung mit dem Material beschichtet werden, das die tagsüber gespeicherte Wärme nachts oder an kalten Orten an den Körper abgibt. Denkbar wäre auch eine Körperheizung in Räumen, so dass man auf weitere Heizkörper verzichten könnte.

Da das Material transparent ist, lässt es sich auf auf Glas einsetzen. Die Forscher halten etwa folgendes Szenario für möglich: Der Stoff wird auf einer Windschutzscheibe aufgetragen, wo es Solarwärme speichert und bei der Abgabe dafür sorgt, dass das Glas von Eis befreit wird.

Da das Material die Solarwärme chemisch speichert, kann die Energie nach Belieben wieder abgegeben werden. Teure Akkuspeicher, wie beim Solarstrom nötig, entfallen hier.

Die Entdeckung wurde von MIT-Professor Jeffrey Grossman und seinen Mitarbeitern im Magazin Advanced Energy Materials vorgestellt. Dort erklären sie, dass der Schlüssel zur langfristigen Wärmespeicherung darin liegt, eine chemische Veränderung statt der Solarwärme selbst zu speichern.

Während Wärme aus einem Speicherkörper immer entweicht, ganz egal wie gut die Isolierung ist, wird die Wärme in einem chemischen Speicher als stabile molekulare Konfiguration praktisch unendlich lang haltbar gemacht. Zur Abgabe der Wärme ist dann nur ein Energieimpuls notwendig.

Dazu ist ein Molekül notwendig, das in zwei Konfigurationen stabil bleiben kann. Wenn Sonnenlicht darauf scheint, wird das Molekül durch die Lichtenergie in den „Geladen“-Modus geschalten, wo es unbegrenzt lange bleiben kann. Wird das Molekül durch einen Energieimpuls erneut umgeschalten, wird die gespeicherte Wärme wieder abgegeben.

Diese chemischen Speichermaterialien sind als „Solar Thermal Fuels“ (STF) bekannt, hatten bislang aber einen begrenzten Anwendungsbereich, da sie auf flüssige Lagerlösungen angewiesen waren. Erst jetzt konnten die Forscher die Technik in einem festen Polymer anwenden, dessen Herstellung günstig und leicht ist.

Das Besondere an der neuen Technik ist, dass sie die Energie gleichzeitig ernten und speichern kann. Außerdem benötigt die Herstellung des Materials nur einen einfachen und leicht skalierbaren Zwei-Stufenprozess.

Die MIT-Mitarbeiter erhoffen sich besonders vom wachsenden E-Car-Markt einen Schub für ihren Wärmespeicher. Bei kalten Konditionen benötigen Autos bis zu 30 Prozent der Energie nur für das Enteisen und Aufwärmen des Fahrzeugs. Der Polymerspeicher könnte hier eine clevere Alternative darstellen.

Noch sind die unter anderem von BMW finanzierten Forscher aber nicht am Ziel. So ist das Polymer im momentanen Zustand noch nicht vollständig transparent, sondern besitzt einen leicht gelblichen Farbton. Außerdem liegt die Wärmeabgabe des Polymer derzeit maximal 10 Grad über der Umgebungstemperatur – zum Schmelzen von Eis genügt das, die Forscher streben jedoch einen Wert von 20 Grad an.

(ID:43813920)