Ein gemeinsames Forscherteam des IBM Research Zürich Labors und der ETH Zürich (Zürich Swiss Higher Technical School) hat einen neuen Typ von Flüssigkeitsbatterien entwickelt. Laut den Entwicklern können diese Miniaturelemente gleichzeitig als Energiequelle und Kühlkörper für die heißesten Komponenten elektronischer Geräte dienen. Die Neuheit legt die Möglichkeit einer dichten vertikalen Platzierung von Chips auf den Platinen nahe, um Platz und Energie zu sparen.
Eine solche Batterie verwendet zwei Elektrolyte, die in einem geschlossenen System in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren. „Die Chips werden effizient gekühlt und erhalten die Energie, die sie zum Arbeiten benötigen“, sagte Dimos Poulikakos, Professor für Thermodynamik an der ETH Zürich.
Die von Wissenschaftlern erzeugte Batterie ist sehr dünn. Seine Dicke beträgt nur 1,5 Millimeter. Seine Parameter ermöglichen es, die Idee der Entwickler vollständig zu verwirklichen, die darin besteht, ein mehrschichtiges „Sandwich“ aus Batterien und Chips zu erstellen. Der Chip wird zuerst installiert, dann die Batterie, dann wieder der Chip und so weiter.
Flüssige Batterien für alle Arten von Geräten sind nicht neu, sie existieren. Grundsätzlich werden sie jedoch als Energiespeicher in Wind- und Kraftwerken eingesetzt. Hier speichern sie vorübergehend Energie, um sie später an das Netzwerk zu übertragen. „Wir sind die ersten, die eine so dünne Batterie bauen, die das Board mit Energie versorgen und kühlen kann“, sagt einer der Autoren des Projekts. Eine Batterie dieses Typs kann sowohl die Energie chemischer Reaktionen in Elektrizität umwandeln als auch umgekehrt.
Die Leistung des Elements ist ziemlich gut: 1,4 W pro Quadratzentimeter Fläche. Dies sollte ausreichen, um kleine mobile Geräte mit Energie zu versorgen. Es wurden bereits Testversuche durchgeführt, die bewiesen haben, dass Elektrolytflüssigkeiten den Chip wirklich kühlen können.
Laut den Entwicklern bestand die Hauptschwierigkeit bei der Herstellung solcher Batterien darin, sie für die Verwendung mit moderner Elektronik geeignet zu machen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, den Energieverbrauch des zirkulierenden Fluidkreislaufs zu verringern. Die Bewegung von Elektrolyten erfordert Energie, und wenn ein solches Element zu viel Energie verbrauchen würde, wäre es einfach nicht als Batterie geeignet.
Die elektrochemischen Reaktionen in der Batterie treten aufgrund des Vorhandenseins von zwei dünnen porösen Elektroden auf, die durch eine Membran getrennt sind. Um Batterien herzustellen, haben Wissenschaftler die 3D-Drucktechnologie verwendet. Dies war notwendig, um aus dem Polymer ein Kanalsystem zu erzeugen, durch das Elektrolyte zirkulieren.
Bisher ist es Wissenschaftlern gelungen, nur die potenzielle Leistung eines Flüssigkeitsbatteriekühlers nachzuweisen. Tatsache ist, dass er gleichzeitig Geräte kühlen und einzelne Elemente mit Energie versorgen konnte. Für moderne Chips ist diese Energie jedoch immer noch zu gering - eine Systemverfeinerung ist erforderlich. Trotzdem sind Experten vom Erfolg überzeugt. Darüber hinaus hält der Flüssigkeitsspeicher die Temperatur des gesamten Systems auf einem optimalen Niveau.
Die Technologie heißt Redoxflow.