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Die Themengruppe Mobilität


von regentag
12.05.2012
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Mobiltät – ein geflügeltes Wort, das in unserem Alltag enorm wichtig geworden ist. Leider ist unser Hauptverkehrsmittel ziemlich umweltunfreundlich: Autos verbrauchen viel Benzin/ Diesel, das aus Erdöl gewonnen wird, und produzieren auch noch CO₂ - den Klimakiller schlechthin. Und da niemand auf seine Freiheit verzichten will, gibt es nur eine Lösung: Das Auto muss umweltfreundlich werden!

Ansätze gibt es, vor allem die Elektroautos sind im Kommen. Diese fahren mit elektrischem Strom, der in Akkus (oder lang: Akkumulatoren) produziert wird.

Die Idee für solche Autos ist nicht neu, schon die ersten Autos Ende des 19. Jahrhunderts fuhren elektrisch. Allerdings hat die Entwicklung große Fortschritte gemacht.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie man ein Auto mit Strom antreiben kann; aus dem Chemie- bzw. Physikunterricht kennt ihr wahrscheinlich Brennstoffzellen und Akkus. Im Moment werden Akkus bevorzugt, weil Brennstoffzellen aus Platin hergestellt werden und dieser Rohstoff ziemlich knapp ist.

Die ersten Akkus waren aus Blei und hatten eine ziemlich geringe Energiedichte. Das heißt, ein Kilogramm des Bleis speicherte lediglich 40 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg). Man brauchte also ziemlich viel Blei, um ein Auto mit dieser Art Akku anzutreiben. Die Bleiakkumulatoren machten einen Großteil des Gewichts des Autos aus, und waren daher wenig effektiv.
Heute werden vor allem Lithium-Ionen-Akkus verwendet, die bei einer viel höheren Energiedichte (150 Wh/kg) auch noch deutlich leichter sind. In Autos werden Li-FePO4-Akkus (Lithiumeisenphosphat-Akku) verbaut, die sicherer und billiger sind, jedoch höchstens 100 Wh/kg speichern können. Einige Elektroautos schaffen mit einer Ladung heute bis zu 100km.
Und in nicht allzu ferner Zukunft könnten Lithium-Luft-Akkus unsere Autos noch viel weiter bringen.

Allerdings gibt es noch ein Problem: Die Akkus sind ziemlich teuer. Deshalb sind viele Leute auch nicht bereit, sich Elektroautos zu kaufen. Sie denken sich wohl, für diesen Preis könnte ich mir auch einen schicken Sportwagen leisten.
Deshalb wollen wir erforschen, wie man die aktuellen Lithium-Ionen-Akkumulatoren effektiver, leichter und billiger machen könnte, so dass ihr Einsatz wirtschaftlicher wird.

So sehen die Akkus aus:
Beim Aufladen des Akkus trennen sich die positiv geladenen Lithium-Ionen aus dem Metallgitter links und werden durch den Elektrolyt in das Graphitgitter gepumpt. Dort bekommen sie wieder ein Elektron und werden zu Lithium-Atomen.
Beim Entladen des Akkus (also wenn das Auto fährt) geben sie je ein Elektron an die Katode (grün) ab, das dann über den angelegten Stromkreis zur Anode (rot) strömt. Es fließt also Strom! An der Anode werden die Elektronen dann von dem stark ionisierten Metallgitter aufgenommen. Gleichzeitig wandern die an der Katode entstanden Lithium-Ionen durch den Elektrolyt wieder in das Metallgitter.
Wenn keine Lithium-Atome mehr an der Katode vorhanden sind, ist der Akku leer – und das Auto muss neu aufgeladen werden.

Wir haben schon einige gute Ideen, wie man diese Akkus verbessern und sinnvoller einsetzen kann… aber mehr dazu im nächsten Bericht!

 

Quelle Bild: http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Akkumulator

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Kommentare (6)
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17.05.2012
SimonL hat geschrieben:
Ohja, die Idee, Autos mit Strom zu betreiben ist schon alt. Edison hat sogar schon einen Prototyp gebaut, leider hat sich dieser nicht durchgesetzt. Wie unsere Welt wohl heute aussähe, wenn Autos von Anfang an elektrisch betrieben worden wären? :D
13.05.2012
Carina hat geschrieben:
Ich habe auch gehört, dass der Energieaufwand, um diese Akkus herzustellen und zu entsorgen, extrem hoch ist. Irgendwie auch etwas widersprüchlich. Aber ich möchte nicht bestreiten, dass der Ansatz der richtige ist, und dass es super wichtig ist, in dem Feld weiter zu forschen.
13.05.2012
nnamrrehdlopoel hat geschrieben:
Das Bild direkt liegt unter:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cc/Li-Ion-Zelle_%28CoO2-Carbon%2C_Schema%29.svg
13.05.2012
Jonpackroff hat geschrieben:
Der Strom wird in Akkus produziert?
Schön wärs, das würde alle unsere Probleme mit Klimawandel usw. sofort lösen! So ist es aber natürlich nicht. Da liegt gerade das Problem!!
Der Großteil des Stromes wird ja noch mit fossilen Brennstoffen oder mit Kernkraft erzeugt. Auch wenn die Energiewende beschlossen ist, wenn der Stromverbrauch schlagartig steigt weil mehr Elektroautos gefahren werden, werden die Energiekonzerne einen Grund haben, die Kohle-, Gas- und Atomkraftwerke länger laufen zu lassen. Natürlich sind Elektroautos eine Zukunftslösung, sie dürfen aber nicht die Energiewende verzögern oder gar verhindern!!
12.05.2012
regentag hat geschrieben:
Das Bild krieg ich irgendwie nicht rein! :( ihr könnt es unter diesem Link sehen:http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator unter dem Bereich Prinzip.
12.05.2012
regentag hat geschrieben:
das Bild aus Wikipedia wird irgendwie nicht angezeigt, hab alles probiert :/ hier ist der Link dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator
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