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© Dagmar Heene / WWF
2° Campus Gruppe erfolgreich bei Jugend forscht


von Lara_Gr
01.03.2015
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In der vergangen Woche präsentierten drei Mitglieder der 2° Campus Gruppe Mobilität 2014 ihre Ergebnisse bei Jugend forscht. Auch die Jury des Regionalwettbewerbes Berlin Süd war beeindruckt von der Forschungsarbeit auf der WWF Schülerakademie - und ehrte die Schülergruppe mit einem 1. Preis, dem Regionalsieg und der Weiterleitung in den Jugend forscht Landeswettbewerb.

Beim Klimaschutz kommt dem Sektor Verkehr eine besondere Rolle zu, denn er ist Ursache für derzeit knapp ein Viertel aller Emissionen. Um das 2°-Ziel zu erfüllen, müssten in Deutschland die Emissionen im Bereich Verkehr um 83% (von 180 auf 30 Mio. t) im Vergleich zu 2005 reduziert werden. Besonders im motorisierten Individualverkehr (MIV) müssten große Einsparungen gemacht werden, denn er hat am Verkehr derzeit einen Anteil von 80%. Dies ist ehrgeizig, aber möglich.

WWF/Arnold Morascher


Eine geeignete Lösung wäre der Umstieg auf die Elektromobilität im MIV. Im Jahre 2050 könnten Hybrid-PKWs einen Anteil von 36% haben, Plug-in-Hybride von 28% und reine Elektrofahrzeuge wären mit 18% vertreten. Plug-in-Hybridfahrzeuge sind eine Mischform zwischen normalen Hybridfahrzeugen und reinen Elektroautos, da sie zusätzlich einen größeren Akkumulator besitzen, welcher auch über das Stromnetz geladen werden kann. Auf dem Weg dahin gilt es aber noch große Hürden zu überwinden, denn derzeit steht die Forschung in der Elektromobilität vor einigen Problemen. 

Das derzeit größte Problem von elektrisch betriebenen Fahrzeugen stellt die Batterie des Autos dar.Ein Elektroauto kostet viel in der Anschaffung, hat eine geringe Reichweite und braucht anschließend lange zum Aufladen. Zusätzlich sind im Akkumulator viele giftige, gefährliche und zum Teil leicht entzündliche Stoffe enthalten, die ein hohes Umweltrisiko bergen. Wir haben uns für zwei Probleme entschieden, die geringe Reichweite und die gefährlichen Materialien, die wir genauer und kombiniert betrachten wollten. Unsere Forschungsfrage lautete deshalb: 


Ist die Dual - Graphit - Batterie eine sichere und grünere Alternative zur Lithium - Ionen - Batterie?
 Unsere Arbeit bestand darin, dass wir eine eigene Batterie nach neuem Vorbild zusammenbauen wollten. Dabei haben wir sowohl theoretisch, als auch viel praktisch gearbeitet. Der häufigste momentan verwendete Akkumulator in der Elektromobilität ist der Lithium-Ionen-Akku. Diese Art von Batterie ist schon recht gut erforscht und optimiert, birgt allerdings einige Risiken, da verwendete Materialien hochgiftig sind und sich teilweise selbst entzünden. Eine umweltfreundlichere Alternative stellt die Dual-Graphit-Batterie dar. Statt einer giftigen Kathode, beispielsweise Lithium-Cobalt-Oxid, sind beide Elektroden aus Graphit, also reinem Kohlenstoff. Das macht die Batterie sowohl sicherer, als auch billiger, da das Kathodenmaterial in einer herkömmlichen Batterie der teuerste Bestandteil ist. 

Die Forschung für Batterien mit zwei Graphitelektroden ist zwar noch recht jung, hat aber großes Potenzial. Das japanische Unternehmen „Power Japan +“ hat bereits angekündigt, die Dual-Graphit-Batterie bald in Serie auf den Markt bringen zu wollen.
In den Versuchen haben wir die drei unterschiedlichen Batterietypen sowohl an Messgeräten, einem Rasterelektronenmikroskop sowie einem Zyklisierer, als auch praktisch mit Modellautos verglichen und auf verschiedene Faktoren wie Reichweite, Spannung und spezifische Kapazität untersucht. Die Dual-Graphit-Batterie schnitt dabei schwächer ab, während die Lithium-Ionen-Batterie eine sehr hohe Reichweite und Kapazität hatte. Die Nickel-Cadmium-Batterie besaß aufgrund ihrer hohen Ausgangsspannung eine vergleichsweise geringe Reichweite, das damit betriebene Modellauto konnte aber auch die höchste Geschwindigkeit vorweisen. 


WWF/Arbold Morascher


Da der Bau der Batterien von vielen Unwägbarkeiten bestimmt war und, weil durch Schüler durchgeführt, nicht alle benötigten Materialien verwendet werden durften, waren die Ergebnisse weniger gut als erwartet. Unsere Versuche haben aber gezeigt, dass der Einsatz einer Dual-Graphit-Batterie in der Elektromobilität zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht sinnvoll ist, langfristig jedoch im Vergleich zum Lithium- Ionen- oder Nickel-Cadmium-Akkumulator großes Potenzial besteht.
Der Jugend forscht Regionalwettbwerb Berlin Süd fand vom 24.-25.2. in Berlin Adlershof statt. Neben unserer 15.-seitigen Forschungsarbeit wurde auch das Jurygespräch mitbewertet. Auch der Austausch mit ähnlich interessierten Jungforschern sehr viel Spaß gemacht.

Wir möchten uns ganz herzlich bei allen bedanken, die diese Forschungsarbeit möglich gemacht haben, besonders bei unseren Mentoren Jessica Hüsker vom MEET Batterieforschungszentrum und Birgit Eichmann vom WWF 2° Campus Team, die uns auch über den 2°Campus hinaus stets mit Rat und Tat zur Seite stand.


Wir führen momentan eine zweite Forschungsreihe durch, in der wir heraus finden wollen, welche Ladespannung für unsere Dual-Graphit-Batterie optimal ist, damit wir damit noch bessere Ergebnisse erzielen können. Außerdem stehen uns jetzt größere Graphitelektroden zur Verfügung, sodass wir eine größere Batterie bauen können, die dann hoffentlich noch das Auto anfahren lässt. Habt ihr noch Ideen, woran wir noch weiter forschen könnten?

Der Landeswettbewerb Berlin findet vom 24.-25.3. auf dem Gelände der Siemens AG, Rohrdamm 85, statt. Am 25.3. ist die Veranstaltung von 10-14 Uhr auch für die Öffentlichkeit geöffnet. Wir würden uns freuen, wenn ihr es schafft, einfach mal vorbei zugucken.

 

Jugend forscht Gruppe: Amandus Krause, Benedikt Alt-Epping, Lara Grabitz

Titelfoto: eigenes Foto vor unserem Jugend forscht Stand

Internetseite des 2°Campus http://www.wwf-jugend.de/durchstarten/2-grad-campus

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Kommentare (8)
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02.03.2015
JuliusS hat geschrieben:
Und zu den weiteren Ideen: Wie sieht das mit dem Elektrolyten aus? könnte man dort noch etwas verändern, auch in Hinsicht auf eine bessere Kombination von Graphit Elektroden und Elektrolyt?
02.03.2015
Ronja96 hat geschrieben:
Herzlichen Glückwunsch, dass ihr den 1.Platz gemacht habt! Das hört sich alles gar nicht so einfach an, was aber auch an meiner mangelnden technischen Kompetenz liegen kann. =)
02.03.2015
SophieTVD hat geschrieben:
Das ist Toll! Herzlichen Glückwunsch!
02.03.2015
Ivonne hat geschrieben:
WAHSINN!!! Ich freue mich sehr über euern Erfolg! Einfach klasse!
01.03.2015
Franzi... hat geschrieben:
Super, herzlichen Glückwunsch!
01.03.2015
JuliusS hat geschrieben:
Super, dass das so gut geklappt hat. Viel Glück in der nächsten Runde.
01.03.2015
Sunlight hat geschrieben:
Wow, klasse, dass Ihr die tollen Forschungsergebnisse jetzt auch bei Jugend Forscht vorgestellt habt und sogar den 1. Platz gemacht habt! Glückwunsch und ich drücke Euch die Daumen für die nächste Runde! :)
Ich bin gespannt, was Ihr noch herausfinden werdet!
01.03.2015
Luke24 hat geschrieben:
Ein super faszinierendes Thema, aber ohne Zweifel kompliziert. Musste mich schon ziemlich konzentrieren, um dem Bericht folgen zu können.
Respekt für eure Leistung!
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