Der Arbeitskreis Hahn und Doktorand Felix Marske haben beim IQ Innovationspreis Mitteldeutschland 2020 mit dem Projekt der Form-stabilisierten Latentwärmespeichermaterialien (ss-PCMs) den ersten Platz im Cluster “Automobilität” gewonnen. Da beim schnellen Aufladen von Akkumulatoren auf Lithiumionenbasis in Autos Hitze entsteht, muss die überschüssige Wärme schnell abtransportiert werden. Aktive Kühlsysteme aus Ventilatoren und Kühlflüssigkeiten über Pumpsystemen benötigen jedoch viel Strom und Platz im Akkumulator-System des Autos. Aus diesem Grund hat der AK Hahn Einsteckmodule aus einem neuartigen Material, sogenannten Form-stabilisierten Latentwärmespeichern, entwickelt.
Latentwärmespeicher speichern Wärme, indem sie ihren Aggregatzustand ändern. Flüssiges Latentwärmespeichermaterial wird in einem nanoskopischen Molekülgitter durch sehr hohe Kapillarkräfte am Austritt gehindert und kann nach außen quasi als Festkörper mit hoher mechanischer Stabilität betrachtet werden. Das flüssige Latentwärmespeichermaterial kann über den Wechsel des Aggregatzustands von flüssig zu fest im Molekülgitter sehr viel Wärme speichern. Neben der Anwendung in der Mobilität kann das Material als passives Kühl- und Heizelement in Gebäuden genutzt werden. Für diese Anwendung wurde der Arbeitskreis Hahn bereits 2019 mit dem 2. Platz beim Landespreis Hugo Junkers für außergewöhnliche Grundlagenforschung 2019 ausgezeichnet.
Die innovativen Latentwärmespeicher von Felix Marske könnten sowohl die Elektromobilität als auch die Wärmeversorgung von Gebäuden revolutionieren. Lithiumionen-Batterien müssen möglichst leistungsstark sein, um große Reichweiten zu ermöglichen. Die bei der Ladung und dem Betrieb entstehende Wärme beeinträchtigt nicht nur die Leistung, sondern auch die Langlebigkeit der Batterien. Dafür hat das Team um Thomas Hahn eine effiziente Kühlung entwickelt.
„Ein alltagsnahes Anwendungsbeispiel solcher Wärmespeicher sind Handwärmekissen, die bei kalten Temperaturen für angenehm warme Hände in unseren Jackentaschen sorgen. Durch einen Wechsel vom festen in einen flüssigen Aggregatzustand können sie enorm viel Wärme aufnehmen und speichern. Beim Erstarren geben sie diese dann wieder an ihre Umwelt respektive unsere Hände ab“, veranschaulicht Felix Marske das Wirkungsprinzip. Grundlage dafür sind sogenannte Phasenwechselmaterialien (engl. phase change material – kurz: PCM).
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Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion
Prof. Dr. Robert Schlögl
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