Darmstädter Chemiker entwickeln einen langlebigen Katalysator für wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien
Technik und Energie ·
Mit einem neuen Katalysator ohne Edelmetall lief eine Zink-Luft-Laborzelle der TU Darmstadt über 300 Stunden, ein Vergleich mit Edelmetall ließ schon nach etwa 50 Stunden nach. Entwickelt hat den Katalysator die Arbeitsgruppe von Jörg J. Schneider am Fachbereich Chemie.
Die Arbeitsgruppe von Professor Jörg J. Schneider am Fachbereich Chemie der TU Darmstadt hat einen Katalysator für wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien entwickelt. Die Studie erschien am 27. September 2026 online in der Fachzeitschrift Advanced Science. Im Experiment lief eine Laborzelle mit dem neuen Katalysator über 300 Stunden. Laut dem Wissenschaftsportal scinexx schaffte die Zelle mehr als 100 Lade- und Entladezyklen; ein Vergleichskatalysator kam auf 35. Der Vergleich mit Edelmetall ließ nach etwa 50 Stunden nach.
Ein Katalysator ist ein Stoff, der eine chemische Reaktion erleichtert, ohne dabei verbraucht zu werden. In einer Zink-Luft-Batterie reagiert Sauerstoff aus der Luft, beim Entladen in die eine Richtung, beim Laden in die andere. Der Darmstädter Katalysator unterstützt diese Sauerstoffreaktion in beide Richtungen. Er besteht aus wenige Nanometer großen Teilchen aus Eisen und Nickel, sogenanntem Nickelferrit mit Spinell-Struktur, einer bestimmten Anordnung der Atome. Die Teilchen sind direkt an Kohlenstoff-Nanohörner gebunden, deren Oberfläche mit Stickstoff und Phosphor versetzt ist.
Wichtig ist der Dreiphasenkontakt: Katalysator, Elektrolyt und Luftsauerstoff müssen an derselben Stelle zusammentreffen. Der neue Katalysator hält diesen Kontakt stabil. Die Spitzenleistungsdichte lag bei 54 Milliwatt pro Quadratzentimeter, beim Vergleich mit Platin und Ruthenium bei 28.
Zink-Luft-Batterien können theoretisch bis zu fünfmal mehr Energie speichern als Lithium-Ionen-Akkus. Ihr Problem war bisher die Wiederaufladbarkeit. Ein langlebiger Katalysator ohne Edelmetall setzt genau an dieser Stelle an.
Getestet wurde eine Laborzelle, im Langzeittest bei niedriger Stromdichte. Einen Akku mit diesem Katalysator kann man nicht kaufen, und über eine Marktreife sagt die Studie nichts. Die fünffache Energiemenge ist ein theoretischer Wert für die Batterieart, keine Messung an dieser Zelle.
Wiederaufladbare Zink-Luft-Zellen gab es auch vorher schon; die TU Darmstadt selbst kam 2024 mit einer Zelle auf über 200 Ladezyklen. Neu ist ein langlebigerer Katalysator ohne Edelmetall. In manchen Berichten ist von bis zu 500 Ladezyklen die Rede; die TU nennt diese Zahl auf ihrer Webseite nicht mehr.