Membran liefert Strom aus Salz- und Süßwasser

Neuentwicklung aus China könnte in Spezialkraftwerken an Flussmündungen zum Einsatz kommen

Mündung des Duoro in Porto: könnte Kraftwerksstandort werden (Foto: Wälz, pixabay.com)

Hefei/Nanning (pte027/25.04.2024/12:30)

Eine teildurchlässige Membran von Forschern der Anhui Agricultural University um Dongdong Ye und Xingzhen Qin von der Guangxi University verdoppelt die Leistung von Osmosekraftwerken an Flussmündungen. Dort finden sich in enger Nachbarschaft Süß- und Salzwasser. Das ist die Grundvoraussetzung dafür, dass ein solcher Stromerzeuger funktioniert. Die neue Membran enthält separate Kanäle für den Ionen- und den Elektronentransport. Dazu haben die Experten ein negativ geladenes Zellulosehydrogel zwischen Schichten des organischen, elektrisch leitfähigen Polymers Polyanilin eingeklemmt.

Strom durch Ionenwanderung

An einer Seite der Membran wird Süß-, an der anderen Salzwasser vorbeigeleitet. Dabei wandern Salz-Ionen durch die Membran, sodass eine kleine Spannung entsteht, die zu einem Stromfluss führt. Erste Anlagen dieser Art sind bereits in Norwegen und den Niederlanden gebaut worden. Weitere Kraftwerke dieser Art lassen jedoch auf sich warten, weil die Ausbeute an Strom besher zu gering ausgefallen ist.

Die neue Membran könnte das ändern. Erste Tests bestätigen die Theorie, dass entkoppelte Transportkanäle zu einer höheren Ionenleitfähigkeit und einem geringeren Widerstand im Vergleich zu homogenen Membranen aus denselben Materialien führen. In einem Wassertank, der eine Flussmündung simulierte, erreichte ihr Prototyp eine 2,34-mal höhere Ausgangsleistung als eine konventionelle Membran. Das kleine Kraftwerk blieb 16 Tage lang ununterbrochen in Betrieb.

Taschenrechner mit Osmosestrom

In einem abschließenden Test baute das Team 20 dieser Salzbatterien und schaltete sie in Reihe. Diese Anordnung erzeugte genug Strom für den Betrieb eines Taschenrechners und einer LED-Leuchte. Um nennenswerte Stromausbeute zu erzielen, könnten tausende dieser Arrays in einer Flussmündung installiert werden. Allerdings müsste die Membran noch verbessert werden, damit sie länger als 16 Tage funktioniert.

Unter der Annahme, dass weltweit an zehn Prozent der Flussmündungen Osmosekraftwerke gebaut werden, könnten schon mit konventionellen Membranen pro Jahr 1.300 Terawattstunden Strom erzeugt werden. Das ist fast dreimal so viel wie Deutschland pro Jahr verbraucht. Das haben Forscher der Griffith University schon vor Jahren errechnet. Mit der neuen Membran wäre es doppelt so viel. Ob die Ausbeute aber groß genug ist, dass sich Investitionen in ein Osmosekraftwerk lohnen, ist nicht gesagt, was sich bei steigenden Strompreisen aber ändern könnte.

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