Vielversprechender Wärmespeicher

Entwickelt wurde das neue Material von Forschenden der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Universität Leipzig. Bei der Erfindung handelt es sich um einen sogenannten Latent­wärme­speicher. Dieser kann durch einen Wechsel des Aggregat­zustands von fest zu flüssig sehr viel Wärme aufnehmen. Erhärtet das Material, wird dabei die gespeicherte Wärme wieder abgegeben. «Das Prinzip kennen viele von Hand­wärme­kissen», sagt Prof. Thomas Hahn vom Institut für Chemie der MLU.

«Wärmekissen» für die Bauindustrie

Die Erfindung aus Halle soll aber nicht in Manteltaschen zum Einsatz kommen, sondern zum Beispiel in der Bauindustrie. Dort könnte sie in Form grosser Platten in Wände integriert werden, die so während der Sonnenstunden am Tag Wärme aufnehmen und später bei niedrigeren Temperaturen wieder abgeben können. So liesse sich viel Energie sparen: Das neue Material speichert den Berechnungen der Forschenden zufolge bei einer Aufheizung von zehn Grad Celsius des Materials bis zu 24 Mal mehr Wärme als herkömmlicher Beton oder Gips.

Anders als bei Handkissen schmelzen die Platten aus dem Stoffgemisch jedoch nicht, wenn sie Wärme aufnehmen. «Der eigentlich flüssige Wärme­speicher ist in unserer Entwicklung in einem Gerüst aus festem Silikat eingeschlossen und kann durch hohe Kapillar­kräfte nicht austreten», erklärt Hahn. Für die Herstellung kommen vor allem umwelt­verträgliche Stoffe zum Einsatz: ungefähr­liche Fettsäuren, wie sie in Seifen und Cremes vorkommen. Die verwendeten Zusätze, die dem Material seine Festigkeit und erhöhte Wärme­leit­fähigkeit verleihen, können aus Reishülsen gewonnen werden.

Gebäude energetisch effizient gestalten

In der aktuellen Studie beschreibt das Team Schritt für Schritt, wie sich die Struktur des Materials bildet und wie sich die genutzten Chemikalien gegenseitig beeinflussen. Unterstützung erhielt das Team hierbei von den Forschenden um Prof. Kirsten Bacia von der MLU, die den Mechanismus mittels Fluo­res­zenz­mikroskopie sichtbar gemacht haben. «Das Wissen darüber ist für die weitere Optimierung und auch für eine mögliche Produktion im industriellen Massstab wichtig», sagt Felix Marske, der die Entwicklung im Rahmen seiner Promotion bei Thomas Hahn vorantrieb. Noch findet die Produktion nämlich in kleinen Mengen im Labor statt. Das neue Material könnte künftig aber in Kombination mit weiteren Schritten dabei helfen, Gebäude energetisch deutlich effizienter zu gestalten oder auch Photovoltaik- und Batteriesysteme passiv zu kühlen, um deren Wirkungsgrade weiter zu erhöhen. Das Herstellungs­verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet. Die Arbeit der Forschenden wurde zudem mehrfach ausgezeichnet: 2019 erhielt das Team den Hugo-Junkers-Preis des Landes Sachsen-Anhalt, 2020 den «Clusterpreis Automotive» des IQ Innovations­preises Mittel­deutschland.