Um die Rolle der Kathode in einem Akku zu verstehen, hier ein kurzer Blick auf das Prinzip eines solchen: Akkus wandeln chemisch gespeicherte Energie in elektrische Energie um. Dazu befindet sich in einem Behälter eine elektrisch leitende Flüssigkeit (Elektrolyt), in der zwei unterschiedliche leitfähige Metalle (Elektroden) eingetaucht sind. Durch die verschiedenen chemischen Zusammensetzungen der Metalle wird untereinander eine Spannung erzeugt. Die Kathode ist der negativen Pol innerhalb der Elektrolyse, die während eines Prozesses positiv geladene Teilchen (Kationen) anzieht. Dieser Elektronenfluss wird als elektrischer Strom bezeichnet.

Inganas: Die Natur hat das Problem schon vor langer Zeit gelöst

Schwedische Wissenschaftler fanden die Inspiration zum aktuellen Projekt der Öko-Kathode in der Photosynthese: Es ist ihnen gelungen, das kostenintensive und seltene Metall der Kathoden durch eine braune, klebrige Masse zu ersetzen, die quasi als Abfall bei der Papierherstellung im Sulfitverfahren übrig bleibt. Diese als Nebenprodukt gebildeten Ligninsulfonate wurden bislang entweder kommerziell verwertet oder verbrannt (Rückgewinnung).

Laut Olle Inganas, Professor an der Linköping Universität in Schweden, und Grzegorz Milczarek, Forscher der Poznan Universität in Polen, sind die Ligninsulfonate grösstenteils chemisch verändertes Lignin, das aus der Zellwand der Bäume stammt. Das Lignin lässt sich in elektrisch leitfähige Moleküle namens Quinone spalten, die in den ersten Tests mit einem Polypyrrol, einer polymeren chemischen Verbindung, kombiniert wurden. Aus dem Konstrukt dieser Verbindung konnten die Forscher erste Kathoden formen, die sowohl leitende als auch speichernde Eigenschaften hatten.

Erst der Anfang der Forschung

Die ökologische Kathode hat im Vergleich zu ihren metallischen Gegenparts allerdings einige Einschränkungen: So kann der Prototyp zwar Strom leiten und speichern, verliert seine Ladung im Ruhezustand jedoch bereits innerhalb weniger Stunden. Je nach Herstellung der Öko-Kathoden entluden diese mal schneller, mal langsamer.

Der nächste Schritt, so die Wissenschaftler, ist die Optimierung des neuen Systems und eine abschliessende Stabilisierung des fertigen Akkus. Sollte dies den Forschern gelingen, könnten Akkus künftig weitaus umweltfreundlicher und kostensparender hergestellt werden.

(Rita Deutschbein/teltarif.ch)