Strom aus Backsteinen

In einem Mehrfamilienhaus sind etwa eine Million Backsteine verbaut und prinzipiell könnte jeder dieser Ziegel als kleiner Stromspeicher dienen. Die Grundlage dafür legten nun Wissenschaftler, die den schon seit Jahrtausenden genutzten Baustoff näher untersuchten. In ihren Experimenten behandelten sie dafür gebrannte Ziegel mit leitfähigen Kunststoffen. Bereits drei miteinander verknüpfte Backsteine lieferten genug Strom, um eine Leuchtdiode zehn Minuten lang strahlen zu lassen, wie die Forscher in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten.

Zunächst legte Julio D’Arcy von der Washington University in St. Louis gemeinsam mit seinen Kollegen einen handelsüblichen Backstein in eine luftdichte Kammer und heizte diese auf 160 Grad Celsius auf. Dabei reagierte das im Backstein enthaltene Eisenoxid – das den Ziegeln ihre rote Färbung verleiht – an der Oberfläche mit Salzsäuredämpfen. Es entstand eine nanostrukturierte Eisenverbindung mit relativ gut beweglichen Eisenionen. Anschließend bedampften die Forscher den Backstein mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, es bildete sich eine homogene Polymerschicht und der Ziegel verwandelte sich in einen sogenannten Superkondensator.

Solche stromspeichernden Superkondensatoren erreichen zwar bei Weitem nicht die Speicherkapazitäten von elektrochemischen Batterien. Doch sie nehmen Strom sehr schnell auf und können viele Zehntausende Male ohne Leistungseinbußen aufgeladen werden. Getränkt in einem speziellen Gel als Elektrolyt ließen sich drei miteinander verdrahtete Ziegel sogar innerhalb von zehn Sekunden mit einer Spannung von drei Volt aufladen. Und auch wenn die Stromdichte der verdrahteten Ziegel sehr gering war, reichte sie dennoch aus, um eine grüne Leuchtdiode zehn Minuten lang leuchten zu lassen.

„Wir haben Ziegeln eine neue Funktion verliehen, von der Architekten und Baufirmen noch nie gehört haben“, so D’Arcy. Um die Speicherkapazität dieser Ziegel weiter zu erhöhen, wollen die Forscher in kommenden Experimenten die Beschichtung mit den leitfähigen Polymeren optimieren. Parallel dazu möchten sie ein Konzept entwickeln, mit dem sich die Ziegel direkt beim Stapeln elektrisch miteinander verknüpfen lassen – ohne zusätzliche Verdrahtung. Solche stromspeichernden Ziegel könnten dann, so die Wissenschaftler, einfach in Backsteinwände integriert werden. So ließen sich etwa zukünftig kleine Leuchtquellen mit Strom versorgen und, angeschlossen an ein Solarpanel, ließen sich die Ziegel immer wieder aufladen.