VN-Wissen: Die Macht der Mischung

Wissen / 15.11.2020 • 08:00 Uhr / 4 Minuten Lesezeit
VN-Wissen: Die Macht der Mischung
In Carlsbad in Südkalifornien entsteht eine Meerwasserentsalzungsanlage. reuters

Wie man durch Verdünnung von Meerwasser Strom erzeugt.

Schwarzach Letztes Mal ging es hier um das Osmosekraftwerk, das elektrischen Strom aus dem chemischen Unterschied zwischen Salz- und Süßwasser erzeugt. Statt Flüsse einfach im Meer münden zu lassen, sieht der Plan vor, die riesigen Mengen an Süßwasser über Membrane, die Wasser durchlassen, Salz aber nicht, unter osmotischen Druck zu setzen und diesen dann zum Betrieb einer Turbine zu nutzen. Pro Quadratmeter Membran sind 3 bis 5 Watt elektrische Leistung möglich. Tausend Quadratmeter lassen sich bei geschickter Faltung in einem Kubikmeter unterbringen, das würde mindestens drei Kilowatt liefern – Grundlast für einen Haushalt. Nur die Membrane machen noch Probleme. Fein, wenn man darauf verzichten könnte.

Mischungsentropie-Zelle
Einen ungewöhnlichen Weg beschreiten Forscher in Kalifornien. Ihr Apparat nennt sich „Mischungsentropie-Zelle“. In einem Gefäß stehen sich zwei Elektroden gegenüber. Die eine besteht aus einer Gerüststruktur, imprägniert mit dem Farbstoff „Berliner Blau“, die andere aus dem Kunststoff Polypyrrol. Die Berliner-Blau-Elektrode nimmt bereitwillig die Natriumionen aus dem gelösten Salz auf, wenn man das Gefäß mit Meerwasser füllt. Die Chloridionen lagern sich in der Polypyrrol-Elektrode ein. Nun ersetzt man das Meerwasser sehr schnell durch Süßwasser. Die Ionen gehen sofort in Lösung – zum Ausgleich fließen nun aber Elektronen von der Chlorid-Elektrode zur anderen Seite – durch einen Draht, der die beiden Elektroden verbindet. Dieser elektrische Strom kann genutzt werden, also irgendeine Maschine antreiben. Wenn Natrium- und Chloridionen wieder alle in Lösung sind, hört der äußere Stromfluss auf. Und jetzt? Man ahnt es schon: Das nun „versalzene“ Frischwasser wird abgelassen und rasch durch Meerwasser ersetzt. Prompt fließt außen wieder ein Strom zum Ausgleich – aber dieses Mal in der umgekehrten Richtung.

Für die Nutzung ist das egal, mit Gleichrichtern lässt sich der Strom nutzen. Auch die Stromstärke ist natürlich nicht so gleichmäßig wie bei einem Generator oder einem Akku, aber Hauptsache: Es fließt überhaupt ein Strom, zurichten kann man den dann schon.

Die Autoren weisen darauf hin, dass die verwendeten Elektrodenmaterialien sehr billig sind: zwischen einem und drei Dollar pro Kilo. Spezialmembrane wie bei der Osmose sind viel teurer. Es kommt also nur darauf an, die Zelle möglichst rasch abwechselnd mit Salz- und Süßwasser zu füllen. Die Leistung der Laborzellen ist noch sehr gering: 16 Milliwatt pro Quadratmeter Elektrodenfläche, für ein Kilowatt bräuchte man da sechs Hektar Elektroden, natürlich nicht ausgebreitet, sondern eng zusammengefaltet. Ist das nicht aussichtslos? Keineswegs. Die Forschung ist noch im Fluss.

Und man hat einen Apparat, der dadurch Strom erzeugt, dass abwechselnd Meerwasser und Süßwasser hinein und hinausfließt! Noch einfacher geht´s wohl nicht …

Christian Mähr

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