TEIL C

ENERGIESPEICHERN

Die verschiedenen Batterie- und Akkumulatorentypen (XXI)

Zink-Luft-Batterie

Das Prinzip der Zink-Luft-Batterie (Zn/O₂) war bereits Thomas Edison bekannt, der schon damals damit experimentiert hat. Die kommerzielle Produktion beginnt im Jahr 1932, als George W. Heise und Erwin A. Schumacher bei der National Carbon Co. Zellen bauen, deren Kohlenstoffelektroden mit Wachs behandelt sind, um ein Überlaufen zu verhindern. Dieser Typ wird noch immer für große Zink-Luft-Zellen genutzt, die bei Navigationshilfen und dem Schienentransport eingesetzt werden, obwohl die Stromkapazität gering ist und die Zellen sperrig sind. Der Wirkungsgrad beträgt ca. 60 %.

Große, nicht wiederaufladbare Primär-Zellen, wie der Typ ,Carbonaire’ der Firma Thomas A. Edison Industries, werden für Eisenbahnsignale, abgelegene Kommunikationsstandorte und Navigationsbojen eingesetzt. Nach dem Zweiten Weltkrieg werden sie auch weiterentwickelt – vor allem aufgrund des damaligen Rohstoffmangels.

Die Entwicklung von dünnen Elektroden auf Basis von Brennstoffzellen-Forschung in den 1970er Jahren erlaubt dann die Anwendung in kleinen prismatischen Zellen und Knopfzellen für analoge und digitale Hörgeräte, Pager und medizinische Geräte, speziell bei der Herz-Telemetrie. Hierfür bieten sie durch ihre besonders hohe Energiedichte und die annähernd waagerechte Entladungskurve eine optimale Stromversorgung.  Und da im Zuge der Brennstoffzellen-Entwicklung ebenfalls hochbelastbare Gasdiffusionselektroden in Folienform entstanden sind, ist nun auch die Herstellung von Zink-Luft-Akkumulatoren bzw. -Brennstoffzellen möglich (Zinc Air Fuel Cell, ZAFC).

Die Wiederaufladbarkeit kann erreicht werden, wenn das umgesetzte metallische Zink mechanisch ersetzt wird, womit die Variante einer Brennstoffzelle mit festem Brennstoff vorliegt. Zinkoxid, eines der Nebenprodukte der ersten Reaktion, wird anschließend wieder eine Quelle für Zink. Die Zink/Zinkoxid-Reaktion (Zink/Zinkoxid-Schlicker) ist daher im Wesentlichen ein völlig geschlossenes System.

Solche Systeme werden in den 1970er Jahren auf ihre Eignung in Elektrofahrzeugen geprüft, z.B. von der Firma Gulf General Atomic, die eine 20 kW Fahrzeugbatterie entwickelt und in einem Jeep testet, wie auch von General Motors, wo eine ebenfalls mechanisch nachladbare 35 kW Batterie ein 1.350 kg schweres Fahrzeug antreibt. Keiner der durchführten Versuche schafft es jedoch zu einem kommerziellen Produkt.

Ähnliche Erfahrungen macht die japanische Firma Sanyo, die verstärkte Luft- und Elektrolyt-Kreisläufe installiert und eine 124 V/560 Ah Batterie in einem großen Fahrzeug testet. Die besten Resultate soll ein System erbracht haben, das von der französischen Compagnie Générale d’Electricité entwickelt wurde.

Danach wird es fast zwei Jahrzehnte ruhig um diesen Batterietyp, bis Anfang der 1990er Jahre wieder Bewegung in die Sache kommt, primär in den USA und in Deutschland.

Die Entwicklung einer neuen, mechanisch wieder aufladbaren Zink-Luft-Brennstoffzelle (Zinc Air Fuel Cell, ZAFC) beginnt im Jahr 1991 am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien unter der Leitung von Dr. John F. Cooper (ab Mitte 1992) und mit Unterstützung der  International Lead Zinc Research Organization und des US-Energieministeriums (DOE).

Cooper gelingt es mehrere Probleme der Metall-Luft-(und insbesondere der Zink-Luft)-Technologie zu lösen und hält mehrere Patente, um seine Arbeit zu schützen, beginnend mit der Zelle selbst (u.a. US-Nr. 5.434.020 von 1995, beantragt 1993), bis hin zur Zink-Pellet-Technologie (US-Nr. 5.578.183 von 1996, beantragt 1995). Cooper hatte in den frühen 1980er Jahren im Auftrag des DOE bereits das nationale Entwicklungsprogramm für Aluminium-Luft-Batterien geleitet.

Zwischen 1992 und 1997 investieren das LLNL und das DOE über 1 Mio. $ in das ursprüngliche Forschungskonzept und in die Entwicklung der ZAFC. Als ersten Machbarkeitsnachweis demonstriert das LLNL im Jahr 1995 ein 6 V/300 W System zum Betrieb eines Busses in Santa Barbara. Unabhängige Tests werden vom Argonne National Laboratory durchgeführt.

Im Abschlußbericht über die Leistung und Zuverlässigkeit von Batterien für Elektrofahrzeuge des Battery Technical Advisory Panel, der im Dezember 1995 erscheint, wird die Zink-Luft-Batterie (oder auch Brennstoffzelle) mit ihrer theoretischen spezifischen Energie von 1.085 Wh/kg als die einzige praktikable Energiequelle für Elektrofahrzeuge bezeichnet.

Auch die kalifornischen Forschungsinstitute SRI International und Lawrence Berkeley Laboratories starten im Jahr 1995 ein mit 4 Mio. $ finanziertes Programm, bei dem es um die grundlegende Neuorientierung der Idee geht, elektrischen Strom in Batterien zu speichern - indem statt des Aufladens oder Austauschens von entladenen Akkumulatoren die verbrauchte Flüssigkeit von Zink-Sauerstoff-Batterien gegen frische (d.h. frisch aufgeladene) Elektrolyt-Substanz ausgetauscht wird.

Im Dezember 1997 wird eine Einverständniserklärung zwischen dem LLNL und der von Dean Haley zwei Monate zuvor als Spin-off gegründeten US-Firma Power Air Tech Inc. (PAT) mit Hauptsitz in Livermore, Kalifornien, unterzeichnet, um die am LLNL entwickelte Zink-Luft-Technologie zu vermarkten. Die PAT steht in Partnerschaft mit einem australischen Energiefonds namens Power Air Dynamics Ltd., um an zusätzliches Kapital zu kommen und die Zink-Luft-Technologie bis zur Kommerzialisierung vorantreiben zu können. Mit dem LLNL wird eine mehrjährige Forschungs- und Entwicklungsvereinbarung geschlossen, die auch noch weitere Industriepartner anziehen soll.

Man hofft eigentlich auf eine Finanzierung durch die Industrie in Höhe von 100 Mio. $, von denen in den folgenden vier bis fünf Jahren 30 Mio. $ in die weitere Forschung und Entwicklung der Zink-Luft-Brennstoffzelle und ihre Zinkgewinnungsanlage fließen sollen, sowie schätzungsweise 70 Mio. $ in die Fertigungsinfrastruktur und Vermarktung. Dies gelingt zwar nicht, aber immerhin erlaubt die Kooperationsvereinbarung den Partnern, die Grundlagenforschung auf mehrere Generationen funktionierender Prototypen auszudehnen.

Eigentlich soll die Technologie bereits in Sydney während der Olympischen Spiele im Jahr 2000 gezeigt werden, tatsächlich kann aber erst 2001 in Peking erfolgreich eine hochskalierte, tragbare 12 V/1 kW Einheit demonstriert werden. Trotzdem gelingt es nicht, weiteres Kapital zu beschaffen.

Die weltweit exklusiven Lizenzrechte für die Zink-Luft-Brennstoffzelle übernimmt die 2004 gegründete Firma Fortune Business Partners Inc. aus Vancouver, Kanada, deren beide größten Aktionäre – die Firmen Power Air Dynamics Ltd. (PADL) und die oben genannte Power Air Tech Inc. (PAT) – weitere 5 Mio. $ investieren, um die ZAFC bis zum Niveau eines Prototyps weiter zu entwickeln.

Im Herbst 2005 fusionieren die Firmen Fortune, PADL und PAT und verwandeln die neue Firma zu einem börsennotierten Unternehmen, dem es bald darauf gelingt, mehr als 2 Mio. $ an Investitionskapital zu bekommen, um mit der Kommerzialisierung der Technologie zu beginnen. Durch die Übernahme der Power Air Tech Inc. kommt die neue Firma an die Exklusivrechte der Brennstoffzellen-Technologie des LLNL und hofft nun, die erste Produktankündigung im vierten Quartal 2006 tätigen zu können.

Im Dezember 2005 ändert die fusionierte Fortune Business Partners ihren Namen in Power Air Corp. (PAC), gründet im März die Tochter Power Air (Kanada) in Vancouver, stellt einen detaillierten Businessplan auf, und unterzeichnet im April eine Absichtserklärung mit der Mid States Tool and Machine Inc. aus Decatur, Indiana, um gemeinsam an Möglichkeiten zur Kostensenkung zu arbeiten und die Maschinen für die Massenherstellung von ZAFCs zu bestimmen. Diese Zusammenarbeit wird im Oktober um ein Entwicklungs- und ein Pilotproduktions-Abkommen erweitert. Eine zweite Finanzierungsrunde wird auf 2,5 Mio. $ begrenzt, was PAC als ausreichend betrachtet, bis die ersten Testsysteme an Kunden ausgeliefert werden können.

Eine weitere Absichtserklärung wird im Februar 2007 mit der Autobotics Inc. in Brooklyn Park, Minnesota, unterzeichnet, um ein nordamerikanisches Unternehmen zu gründen, welches das Zink und den Elektrolyt liefert, verteilt und recycelt, die als Kraftstoff für den ,weltweit ersten Indoor-Generator’ erforderlich sind.

Im Dezember führt die PAC eine dreitägige Demonstration des Prototyps dieses Innenraum-Generators mit Zink-Luft-Brennstoffzelle durch, und zeigt auf der Fuel Cell Expo 2007 in Tokio auch den Design-Prototyp ihres asiatischen Joint Venture-Partners H-Plus Eco Ltd., ein Spezialist für Umwelttechnologien in Seoul, Südkorea.

Im Mai 2009 meldet das Unternehmen, daß sein Nettoumlaufvermögen nicht mehr ausreicht, um die Gestaltung und Prüfung von technischen Prototypen abzuschließen, und die Implementierung von Herstellungsprozessen sowie die kommerzielle Produktion der ersten Consumer-Produkte anzugehen.

Anscheinend ist dies auch das Ende der Firma, denn im September 2010 wird gemeldet, daß das LLNL seine Zink-Luft-Brennstoffzellen-Technologie nun der 2009 gegründeten Firma Zinc Air Inc. (ZAI) aus Kalispell, Montana, lizenziert hat (dabei geht es primär um Coopers Patent US-Nr. 5.434.020).

Die ZAI, bei der Cooper als Technischer Direktor fungiert, konzentriert sich auf Energiespeicherlösungen für den Transport- und Smart-Grid-Sektor und führt Gespräche mit mehreren Fahrzeug-Herstellern, um Produkte für deren unmittelbare Bedürfnisse zu entwickeln. Das Unternehmen beabsichtigt, bereits Ende dieses Jahres mit der Entwicklung und Erprobung zu beginnen und im zweiten Quartal 2011 Feldtests mit Systemen in voller Größe durchzuführen.

Tatsächlich wendet sich die Firma dann jedoch der Zink-Eisen-Redox-Flow-Batterie zu (s.d.), während die Zink-Luft-Technologie bei der Firma ZAF Energy Systems weiterverfolgt wird (s.u.).

In Deutschland beginnt die Firma ChemTEK GmbH im Jahr 1992 auf Initiative und mit Unterstützung der Energieunternehmen EnBW Energie Baden Württemberg AG und der Stadtwerke Karlsruhe GmbH mit der Entwicklung einer neuartigen Zink-Luft-Batterie.

Die Entwicklungskosten von rund 2,1 Mio. DM übernimmt zum größten Teil die Energiestiftung Baden-Württemberg.

1997 wird das Ergebnis in Karlsruhe vorgestellt: Die neue ZOXY-Batterie (für Zinc-Oxygen) hat eine Energiedichte von 150 Wh/kg und ist bei gleichem Energiegehalt um 80 % leichter als herkömmliche Bleiakkus. Die mit Kalilauge gefüllten ZOXY-Zellen sind so leicht, weil neben der Zink-Annode als Kathode nur Luftsauerstoff benutzt wird.

Ein Kleintransporter-Testfahrzeug erzielt in Utah, USA, einen Reichweiterekord von 760 km – und dies bei Außentemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts. Im gleichen Jahr fährt ein Elektro-PKW bei großer Hitze in Kalifornien eine Strecke von rund 1.650 km. Problematisch wirkt sich allerdings der Ladevorgang aus, bei dem sich auf der Zinkelektrode feine Zinknadeln bilden, die über kurz oder lang zu Kurzschlüssen führen. Die Batterie läßt sich nur zehn mal aufladen, bevor die Zinkelektroden regeneriert werden müssen.

Zeitgleich legt das Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) der Universität Kassel eine Untersuchung mit dem Titel ,ZOXY Zink-Luft-Batteriesystem für ortsfeste Anwendungen’ vor, in welchem die Einsatzmöglichkeit für saisonale Energiespeicherung betrachtet wird.

Im Jahr 2000 wird in Oberdingen bei Karlsruhe der ChemTEK-Nachfolger ZOXY Energy Systems AG gegründet, um elektrisch regenerierbare Zink-Luft-Batterien herzustellen und zu vermarkten, die eine deutlich höhere Kapazität als handelsübliche Blei-Batterien haben. Der Produktionsstandort des von BASF Venture finanzierten Unternehmens befindet sich im sächsischen Freiberg, nahe Dresden, und die Firma gilt mit Beginn der Herstellung (ab 2002) als weltweit einziger Anbieter von elektrisch wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien. Die Produktionskapazität beträgt 100.000 Einheiten pro Jahr.

Die leistungsfähigen und bis zu 300 Mal aufladbaren ZOXY-Zellen sollen hauptsächlich für den Antrieb von Motorrollern, Rollstühlen oder mobilen Reinigungseinheiten, für Systeme zur unterbrechungsfreien Stromversorgung sowie als netzunabhängige Stromquellen im Outdoor- und Freizeitbereich angewendet werden.

Als Schweizer Forscher 2001 gewöhnliches Zink als Energieträger der Zukunft vorschlagen, und das EU-geförderte Projekt SOLZINC startet, nimmt auch die ZOXY AG daran teil (s.u. Solare Thermochemie).

Ebenfalls im Jahr 2001 wird der Firma das Patent für ihre Batterie erteilt (EP-Nr. 0906642, angemeldet 1997). Interessant ist, daß als Patentinhaber neben der ZOXY Energy Systems AG auch die EnBW Energie Baden-Württemberg AG sowie die Stadtwerke Karlsruhe GmbH aufgeführt werden. Schon im Juli 2002 wird eine Lizenz über die Produktion und Vermarktung von ZOXY Zink-Luft-Zellen an ein Konsortium unter der Leitung der ZnErgy (pty) Ltd. in Gauteng, Südafrika, vergeben.

Zwischen November 2001 und Juni 2003 übernimmt die südafrikanische Gruppe Kumba Resources sukzessive 85% der ZnErgy, und beginnt auch Mitte März 2003 mit der Serienproduktion in einer Fabrik in Pretoria, die 16 Mio. Rand gekostet hat und eine Kapazität von 200.000 – 250.000 Einheiten (1 V) pro Jahr besitzt. Anderen Quellen zufolge soll Kumba Resources 60 % der ZOXY Energy Systems AG besitzen (?).

Der Quellenlage nach scheint dieses Projekt aber nicht vorangekommen zu sein, und die einzige Information aus späterer Zeit, vom Juli 2011, besagt, daß Kumba weitere 2 Mio. Rand in ein Zink-Luft-Brennstoffzellen-Pilotprojekt in Sishen bei Manyeding investiert, ohne daß sich hierüber irgendwelche weiteren Informationen finden lassen.

In einem Gemeinschaftsprojekt, das im August startet, und an dem das Thai German Institute in Chonburi sowie die Deutsche Gesellschaft für technische Zusammenarbeit (GTZ) beteiligt sind, sollen Kleinfahrzeuge (Tuk Tuks) mit Brennstoffzellenantrieb für bessere Luft in Thailands Städten sorgen. Bereits seit Mai läuft ein mit Zoxy-Zellen elektrisch angetriebener Motorroller im Testbetrieb, und noch im Laufe des Jahres sollen zwei entsprechend umgerüstete TukTuks in die Testphase gehen.

Ein 1996 vom Ministeriums für Wissenschaft, Technologie und Umwelt in Thailand durchgeführter Test mit batteriebetriebenen TukTuks war gescheitert, da die benutzten Batterien so schwer waren, daß Reichweite, Geschwindigkeit und Zuladefähigkeit den Anforderungen im Tagesbetrieb nicht gerecht wurden.

Der offizielle Start der batteriebetriebenen Fahrzeuge der Tuk Tuk Thailand Co. Ltd. ist im Oktober, und das Unternehmen plant, die ZOXY-Batterien ab Ende des Jahres in seine Tuk-Tuks zu integrieren. Bislang konnte ich die Fortführung des Projekts allerdings nicht verifizieren.

Im Rahmen der Fachmesse Reha Care 2002, die im Oktober in Düsseldorf stattfindet, wird der Öffentlichkeit zum ersten Mal ein mit Zink-Luft-Feststoff-Brennstoffzellen ausgestatteter Rollstuhl mit Elektroantrieb präsentiert. Das Produkt der Firma Sunrise Medical GmbH ist in einer ersten Testreihe mit 50 Brennstoffzellen mit einer Gesamtkapazität von 160 Ah ausgestattet. Die Resultate des Gemeinschaftsprojektes zeigen eine deutliche Verbesserung der Gesamtreichweite. Schon in ersten Testläufen kann die Reichweite um das Dreifache auf 110 km erhöht werden, zusätzlich wird das Gesamtgewicht im Vergleich zu Bleibatterien um 14 kg reduziert.

Im Dezember beteiligt sich die BASF Venture Capital GmbH als Leadinvestor einer neuen Finanzierungsrunde mit einer Summe von 2,5 Mio. € an dem Startup. Weitere 2,5 Mio. € kommen von der SAM Sustainable Asset Management AG, Zürich, sowie der BW-Venture Capital GmbH, Stuttgart. Es ist daher nachvollziehbar, daß die ZOXY AG davon ausgeht, noch in diesem Jahr die Gewinnzone zu erreichen.

Im Juli 2003 wird dem Unternehmen, das zu diesem Zeitpunkt die beiden Brennstoffzellen-Modelle ZOXY Zn60E und ZOXY Zn100M herstellt, noch ein Patent über eine Zinkelektrode erteilt (WO-Nr. 2003054987), doch im Januar 2004 muß die Firma Insolvenz anmelden.

Parallel zur o.g. ChemTEK arbeiten ab 1994 auch die Firmen Zenith Data Systems Inc. (ZDS) und AER Energy Ressources Inc. gemeinsam an kleinen und starken Zink-Luft-Batterien, die Laptops bis zu 20 Stunden lang mit Strom versorgen sollen. Als zu erwartender Preis für die von AER patentierten Batterien werden 300 – 400 DM genannt.

Tatsächlich kommen später unter dem Namen PowerPro Zink-Luft-Batterien von AER in einem Toshiba-Laptop zum Einsatz, die etwa 2 kg wiegen und einen 12-stündigen Betrieb erlauben. Eine weitere Batterie entwickelt AER für das OmniBook 600 von Hewlett-Packard.

Die internationale Geschichtsschreibung verläuft allerdings etwas anders. Dieser zufolge wird die wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie nämlich im Jahr 1996 von dem slowenischen Pionier Miro Zoric erfunden, der auch die ersten Wechselrichter für AC-Motoren entwickelt. Schon 1997 wird eine Montagelinie für die Massenproduktion der Zink-Luft-Batterien aufgebaut und gestartet. Die neuen Akkus werden schon im selben Jahr in kommerzielle Fahrzeuge eingebaut wo sie die ebenfalls von Zoric entwickelten ersten AC-basierten Antriebsstränge versorgen.

Die ersten damit ausgestatten Fahrzeuge sind kleine und mittelgroße Busse in Singapur, wo Zoric an der Singapore Polytechnic University eine nationales Elektrifizierungsprogramm leitet. Diese Zink-Luft-Batterien zeigen eine Spitzenleistungsdichte von rund 265 mW/cm², eine Stromdichte von etwa 200 mA/cm² und eine Energiedichte von über 700 Wh/kg.

Die Problematik der Dendriten beim Ladevorgang veranlaßt die in Jerusalem beheimatete und 1994 gegründete israelische Firma Electric Fuel Ltd. (EFL), ganz auf die elektrische Aufladung ihrer Zink-Luft-Batterien zu verzichten. Statt dessen werden die oxidierten Zinkelektroden durch ein aufwendiges mechanisch-chemisches Verfahren regeneriert, um die Batterie wieder einsatzbereit zu machen. Allerdings taugt das System nur für Fuhrparks mit Werkstattanschluß, weil die Batterien nach Gebrauch komplett gewechselt werden müssen.

Bei dem Batterie-Typ der EFL oxidiert Zink in Kalilauge unter Einfluß von Sauerstoff zu Zinkoxid, wobei eine Energiedichte von 200 Wh/kg erreicht wird. Die Praktikabilität der Technologie wird ab Ende 1995 in einem aufwendigen Flottenversuch mit 64 Elektro-Fahrzeugen (andere Quellen: 48 Stück) der Deutschen Bundespost in Bremen erprobt, der 25 Mio. DM kostet. Das Zinkoxid aus den Batterien wird in einer von den Stadtwerken Bremen betriebenen Regenerationsanlage unter Einsatz von Energie elektrolytisch wieder zu Zink regeneriert und dann erneut für die Batterien verwendet.

Nach Probeläufen mit dem neuen Energiespeicher beim TÜV Bayern/Sachsen bescheinigt dieser einem Kleintransporter der Post, der mit einer 650 kg schweren Zink-Luft-Batterie ausgestattet ist, eine Reichweite von circa 300 km, während andere Elektrofahrzeuge dieser Zeit bereits nach 50 bis 100 km schlappmachen. Bezogen auf die verfügbare Leistung liegen die Kosten der Batterie von schätzungsweise 175 DM/kWh auch deutlich unter jenen konventioneller Akkumulatoren.

Etwas merkwürdig ist allerdings, daß namhafte Industriepartner der Deutschen Bundespost aus dem Großtest schon im Vorfeld aussteigen: Weder die Volkswagenwerke, noch die Vereinigten Elektrizitätswerke (VEW), weder die Hamburgischen Electricitäts-Werke (HEW), noch die Bayerischen Motoren Werke wollen in die israelische Wunderbatterie mitinvestieren. Ausscheiden tun auch die Firmen Grillo (Lieferant von Batteriezink) und die Ingenieurfirma Lurgi, angeblich wegen finanzieller Probleme.

Letztlich kristallisiert sich folgender wesentlicher Nachteil heraus: Die nicht an der Steckdose aufladbaren Zink-Luft-Batterien müssen bei jedem ,Auftanken’ komplett aus dem Fahrzeug genommen, anschließend zerlegt und rund zur Hälfte in einer Regenerationsanlage elektrochemisch wiederhergestellt und dann wieder zusammengesetzt werden. Die vom TÜV getestete Batterie war zudem ein handgefertigtes Exemplar, das aus Israel eingeflogen wurde und aus 440 einzelnen Zellen bestand, die beim Regenerieren alle geöffnet, von ätzenden Laugenresten und verbrauchtem Zinkschlamm gereinigt und dann mit neuer Zinkpaste, die frischen Elektrolyt enthält, wieder aufgeladen werden mußte. 

Zumindest die Presse wundert sich darüber, warum die Post ohne Aussicht auf Gegenleistung mit Millioneneinsatz bei der Entwicklung eines ,revolutionären’ Batteriesystems Hebamme spielt, das großtechnisch noch im embryonalen Stadium steckt. Die EFL verfügt jedenfalls nur über Labors und keine großtechnischen Anlagen zur Batterieproduktion, während eine kommerziell arbeitende Fabrik etwa hundertfach größer sein müßte als die bestehende Pilotlinie. Für einen breiten Einsatz müßte außerdem neben den Großfabriken für das Batterierecycling zusätzlich eine eigene Infrastruktur aufgebaut werden, um die sehr schweren Zink-Luft-Stromspeicher landesweit an ,Tankstellen’ zu lagern. Das Projekt verschwindet später in der Versenkung.

Ebenso ergeht es dem Electric Fuel Instant Power Charger, mit dem man unterwegs und fernab von Steckdosen die Akkus von Handys und PDAs aufladen sollte. Das System ist jedoch alles andere als komfortabel und ausgereift, denn die sogenannte Powercartridge, der Stromspeicher des Systems, fängt an, Strom zu erzeugen, sobald die luftdichte Verpackung entfernt wird. Es gibt zwar eine Schutzhülle, die diesen Prozeß aufhalten und die Batterie wenigstens drei Monate lang haltbar machen sollte. Tatsächlich muß man sich aber sehr beeilen, um wenigstens die drei vom Hersteller versprochenen Akkuladungen aus der Batterie ziehen zu können.

Ein durch die Zink-Luft-Brennstoffzellen-Technologie angetriebener Elektro-Bus der  Firma erzielt im Juli 2002 mit einer Reichweite von rund 203 km unter strengen städtischen Bedingungen einen Weltrekord, den der 20 t schwere Bus im August 2003 mit einer Strecke von 231 km selbst wieder übertrifft.

Bereits im Januar 2003 kann die Electric Fuel über Wandelanleihen 3,5 Mio $ einnehmen, außerdem liegt ein Auftrag in Höhe von 2,6 Mio $ zur Lieferung von Zink-Luft-Batterien an die US-Army vor. Im Februar ändert das Unternehmen seinen Namen in Arotech Corporation. Und während andere israelische Unternehmen so gut wie keine Detailinformationen über ihre Geschäftstätigkeit veröffentlichen, kann man der Arotech eine eher offensive Medienpolitik mit mindestens einer Pressemeldung pro Woche bescheinigen.

Als Beispiele seien eine Meldung vom Januar 2005 angeführt, derzufolge die Firma den bereits zweiten Entwicklungsauftrag für Prototypen von Zink-Luft-Batterien erhalten hat, die kleinen unbemannten Flugzeugen (UAVs) längere Flugzeiten erlauben sollen, sowie eine vom März, in der zu erfahren ist, daß Arotech vom Communications and Electronics Command (CECOM) der US Army einen neuen Vertrag über die nächsten drei Jahre erhalten hat, bei dem Zink-Luft-Batterien und Adapter für bis zu 24 Mio. $ an das Verteidigungsministerium geliefert werden sollen.

Im März 2006 erhält die Arotech-Tochtergesellschaft Electric Fuel eine Finanzierung in Höhe von 1,2 Mio. $ vom CECOM für die weitere Entwicklung der Zink-Luft-Batterietechnologie der inzwischen 4. Generation – gefolgt von zusätzlichen 7 Mio. $ im Juni.

Ein weitere Teil der Arotech ist die Firma Epsilor Industries Ltd. in Arava, die in Dimona und Beit Shemesh zwei F&E- und Fertigungsstätten besitzt und u.a. auch großformatige Zink-Luft-Batterien mit hoher Energiedichte entwickelt und in ihrer Selbstdarstellung schreibt, daß diese Produktlinie speziell als Reaktion auf den Bedarf der US-Armee nach leichten, kostengünstigen und feldtauglichen Energiesystemen entwickelt wurde.

In den USA werden diese Akkus inzwischen von der Firma Electric Fuel Battery Corp. (EBF) in Auburn, Alabama, vermarktet. Hier abgebildet ist das Modell BA-8180/U, das 2,7 kg wiegt, in einem Temperaturbereich von -20°C bis +60°C betrieben werden kann, eine Energiedichte von 220 W/l aufweist und eine Kapazität von 56 Ah (12 V) bzw. 27Ah (24 V) aufweist.

Die 1995 in Carlsbad, Kalifornien, gegründete US-Firma Metallic Power Inc., die sich etwas vorlaut als der führende Entwickler von regenerativen Zink-Luft-Brennstoffzellen bezeichnet, meldet im August 1999 eine Partnerschaft mit dem  Energiekonzern ABB, um den Prototyp eines 48 V/4 kW Backup-Power-Systems für die Telekommunikation zu entwickeln, wobei mittelfristig auch an größere Ausführungen für Informationssysteme und elektrische Ausrüstungen bis zu 50 kW gedacht wird.

Im November wird erfolgreich die erste Phase der Demonstration eines Prototyp-Systems abgeschlossen, das in einem kleinen Cushman-Mehrzweckwagen der Textron Inc. installiert ist. Der Wagen erreicht die gleiche Fahrgeschwindigkeit wie mit Blei-Säure-Akkus, hat eine um 25 % größere Reichweite – und läßt sich in etwa zehn Minuten auftanken, was bei den Blei-Säure-Batterien 8 Stunden dauerte. Der große Unterschied liegt aber darin, daß eine 10-Minuten-Betankung möglich macht, diese  Batterien fast 24 Stunden am Tag zu nutzen.

Die Zink-Luft-Brennstoffzelle liefert ihren Strom durch die Kombination von 1 mm großen Zink-Pellets mit Luftsauerstoff in Gegenwart eines Elektrolyten. Diese Reaktion erzeugt als Nebenprodukt Zinkoxid, ein ungiftiges Material, das u.a. in Hautcremes und Sonnenschutzcreme genutzt wird.

Mit einer Prototyp-Recyclinganlage kann die Brennstoffzelle in etwa zehn Minuten sowohl von ihrem Reaktionsprodukt Zinkoxid entleert als auch mit frischem Zink als Treibstoff betankt werden. Produktverbesserungen im Jahr 2001 verringern die Tankzeit auf nur drei bis fünf Minuten. Die Serienversion der Recyclingeinheit soll eine einzige, einfach zu handhabende koaxiale Düse/Schlauch-Konfiguration enthalten, ähnlich den heutigen Benzin-Betankungsstutzen.

In Zusammenarbeit mit The Toro Company aus Bloomington, Minnesota, wird auch ein fahrbarer, elektrischer Rasenmäher-Prototyp mit den Hochenergie-Brennstoffzellen ausgerüstet. Die nächste wichtige Phase ist ein Test von ca. 50 Einheiten im Herbst 2000 durch Kunden, denen Ende 2001 Beta-Einheiten folgen sollen. Die Einführung der Brennstoffzelle für den kommerziellen Einsatz ist für das Jahr 2002 geplant.

Im Mai 2001 gibt das Unternehmen bekannt, daß es die ersten seiner tragbaren 1,5 kW Stromquellen für Test- und Evaluierungsmaßnahmen ausgeliefert hat, und im November 2001 wird ein tragbares 2 kW Stromsystem vorgestellt, das insbesondere für die Rasen- und Gartenpflege geeignet ist. Außerdem wird eine bereits dritte Finanzierungsrunde mit 18 Mio. $ abgeschlossen.

Um eine umfassende Prüfung und Bewertung der Brennstoffzellen als Backup-Stromversorgung für die Mobilfunk-Infrastruktur durchzuführen, wird im März 2002 eine Absichtstserklärung mit der Nextel Communications Inc. Unterzeichnet. Die zu bewertenden Geräte werden eine Backup-Leistung von 2,5 kW bieten und einen 6 kWh Kraftstofftank umfassen, was eine zwei bis drei Stunden lange Volllast-Versorgung sichert. Eine weitere Partnerschaft wird im Mai 2003 mit der Marconi Corp. plc geschlossen, die ebenfalls die regenerativen Brennstoffzellen in der Telekommunikationsbranche nutzen will.

Im September 2004 schließt Metallic Power seine Tore, nachdem es Venture-Kapital in Höhe von über 40 Mio. $ von Perseus, Cinergy Ventures, CDP Capital und anderen verbraucht hat. Das Unternehmen hatte zwar einen Prototyp seiner Technologie produziert, war aber nicht in der Lage gewesen, wirtschaftlich tragfähige Produkte herzustellen. Übrig bleiben einige Patente (US-Nr. 2003035984, 2003035985 und 2003077493 von 2003, sowie US-Nr. 6746790 und 6764785 von 2004), die nun aber auch nicht mehr nützen.

Im Jahr 1999 präsentiert auf der Hannover Messe auch das Schweizer Paul-Scherer-Institut eine Zink-Luft-Batterie. Die Forscher des Instituts suchen jedoch primär nach Wegen, um die Wärme von solarthermischen Kraftwerken mittels Zink zu speichern (s.u. Solare Thermochemie).

Ebenfalls im Jahr 1999 wird die Firma Powerzinc Electric (Shanghai) Inc. gegründet, die bereits 2000 in Kalifornien, USA, eine Schwesterfirma namens Powerzinc Electric Inc. bekommt (zwischenzeitlich wieder aufgelöst).

Die Gründer hatten sich nach der Bewertung aller Arten von Batterien für Elektrofahrzeuge im Jahr 1995 für die Erforschung und Entwicklung der Zink-Luft-Brennstoffzellen-Technologie entschieden und erzielen nach vier Jahren Arbeit im firmeneigenen F&E-Zentrum in Shanghai auch deutliche Durchbrüche. Hier werden 2001 auch Zink-Luft-Brennstoffzellen-Fertigung und eine Service-Modellanlage etabliert.

Powerzinc beginnt mit der Herstellung und Auslieferung seiner DQFC-Serie für die Hersteller von Elektro-Fahrrädern, -Rollern, -Pkws und -Bussen. Hinter dem Kürzel steht die Bezeichnung Dynamic Quick-refuel Fuel Cell. Das Modell DQFC-12/11-070 (12 V/70 Ah) beispielsweise ist für Zweiräder geeignet, weitere, größere Modelle sind für schwerere Fahrzeuge gedacht. Dazu wird auch ein Modell PE2815 (28 V/15 Ah) für militärische Anwendungen angeboten.

Powerzinc unterzeichnet mehrere Vertriebsvereinbarungen mit großen Elektrofahrrad-Herstellern in Shanghai und Suzhou und beginnt im vierten Quartal 2002 mit der Auslieferung. In Zusammenarbeit mit einer Universität in China wird ein Elektro-Pkw entwickelt, der erfolgreich mit einer Zink-Luft-Brennstoffzelle betrieben wird, und gemeinsam mit einem der größten Bus-Hersteller in China wird an einem Elektro-Bus mit DQFC-Brennstoffzelle gearbeitet, der bis zu den Olympischen Spielen in Peking 2008 vorführbereit sein soll. Bis zum Jahr 2010 sollen die Powerzinc-Batterien eine Energiedichte von 230 Wh/l erreichen und zu einem Marktpreis von 100 $/KWh angeboten werden können.

Die Meldungen auf der Homepage datieren aus der Zeit zwischen dem Juni 2001 und dem November 2005 – danach ist es um das Unternehmen wieder still geworden.

Als Spin-off der norwegischen Stiftelsen for industriell og teknisk forskning (SINTEF) in Trondheim, einem der größten unabhängigen industriellen Forschungsinstitute in Europa, wird 2004 die Firma ReVolt Technology AS gegründet, um eine wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie zu kommerzialisieren, die am SINTEF entwickelt worden war. ReVolt verspricht eine Batterie mit der 4-fachen Energiedichte von Li-Io-Batterien bei vergleichbaren oder niedrigeren Produktionskosten. Sie soll ab 2010 zuerst als Knopfzellen für Hörgeräte auf den Markt kommen, worauf dann in den kommenden Jahren nach und nach auch größere Modelle für Handys, Elektrofahrräder und Elektroautos folgen sollen.

Die Probleme, daß der Elektrolyt allmählich die Poren der Luft-Elektrode verstopft, verzweigte Zinkstrukturen die Batterie kuzschließen oder der Elektrolyt einfach austrocknet, will ReVolt gelöst haben. Zum einen, indem die Firma Verfahren entwickelt hat, um die Form der Zink-Elektrode mittels Gelen und Bindestoffen stabiler zu machen und die Feuchtigkeit in der Zelle aufrecht zu erhalten, und zum anderen durch neue Luft-Elektroden, in denen die Katalysatormaterialien besser über die Oberfläche verteilt sind, was die Bildung der Hydroxyl-Ionen beim Entladen und die Rückbildung des Sauerstoffs beim Wiederaufladen zuverlässiger machen soll.

Die Prototypen des neuen Akkus schaffen bereits über Hundert Ladezyklen, ohne daß die Kapazität sinkt, doch die ersten kommerziellen Modelle müssen 300 bis 500 Ladezyklen aushalten, um in Handys oder Elektrofahrrädern eingesetzt werden zu können.

Das Unternehmen, das mit einer Startfinanzierung von 1,5 Mio. € beginnt und 2005 in einer zweiten Finanzierungsrunde 7 Mio. € einnimmt, verlegt seinen Hauptsitz 2006 nach Stäfa in der Schweiz.

Informationen vom September 2008 zufolge wird es von RWE Innogy, SINTEF, Northzone Ventures, Sinvent, Sofinnova Partners, TVM Capital, Verdane Capital and Viking Venture finanziert. Im Januar 2009 erhält es in einer dritten Finanzierungsrunde weitere 10 Mio. €, im Juli wird eine Kooperation mit der BASF eingegangen, und im Herbst 2009 plant ReVolt, 30 Mio. $ Zuschüsse aus dem Department of Energy anzufordern, um in Portland, Oregon, ein Fertigungszentrum zu errichten. Außerdem ist man dabei, eine neuartige Batterie-Struktur für Elektrofahrzeuge zu entwickeln, die der einer Brennstoffzelle ähnelt.

Während die anfänglichen Batterien zwei flache Elektroden von vergleichbarer Größe hatten, wird eine Elektrode in den neuen Batterien flüssig sein und aus Zinkschlamm bestehen, während die Luftelektroden die Form von Rohren haben. Um Elektrizität zu erzeugen, wird der Zinkschlamm, der in einem Behälter der Batterie gespeichert ist, durch die Rohre gepumpt, wo er oxidiert, Zinkoxid bildet und dabei Elektronen freisetzt. Das Zinkoxid wird dann in einem anderen Behälter gesammelt. Während des Ladevorgangs strömt das Zinkoxid durch die Luftelektrode zurück, wo es den Sauerstoff unter Bildung von Zink wieder abgibt. Man schätzt, daß diese Akkus zwischen 2.000 und 10.000 Ladezyklen aushalten könnten.

Da ReVolt zu den Gewinnern des Förderwettbewerbs ElektroMobil.NRW 2009 des Landes Nordrhein-Westfalen gehört, erhält die Firma vom Land und von der EU Fördermittel in Höhe von 4,8 Mio. € zur Weiterentwicklung ihrer wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie für Anwendungen in verschiedenen Stromspeicherlösungen für Elektroautos. Der Kooperationspartner, die Fachhochschule Gelsenkirchen, wird mit 0,8 Mio. € unterstützt. Zusammen mit weiteren auf lokaler Ebene bereitgestellten Fördermitteln ist damit ein Finanzierungspaket von insgesamt 6,5 Mio. € gesichert. Das Entwicklungsprojekt wird über einen Zeitraum von drei Jahren in dem Dortmunder Entwicklungszentrum der ReVolt Technology durchgeführt.

Im Mai 2010 erhält ReVolt 5 Mio. € aus dem Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) Programm des DOE, und im August meldet das Unternehmen, daß ihm ein Paket von Darlehen und Steuergutschriften aus Oregon und Portland in Höhe von insgesamt ca. 6,8 Mio $ genehmigt wurde, um die Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu erweitern und in einer öffentlich-privaten Partnerschaft modernste Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge herzustellen. ReVolt erwartet, bereits im Oktober mit der Batterie-Entwicklung beginnen zu können.

Im Laufe des Jahres 2011 verlegt die ReVolt ihren Hauptsitz leise nach Portland, wo sie in der Nähe des Portland International Airport Räumlichkeiten mit Platz für Büroflächen, Labore, eine Pilot-Produktion und Lagerflächen bezieht, die im September eingeweiht werden.

Doch statt weiterer Erfolge wird im Oktober 2012 berichtet, daß sich die ReVolt Technology kein neues Kapital beschaffen konnte, um die Entwicklung weiter voranzutreiben – und daher offiziell Konkurs anmeldet.

Die 2002 gegründete Firma QuantumSphere Inc. (QSI) aus Santa Ana, Kalifornien, ein führender Hersteller von Nano-Metallen und -Legierungen, kündigt im Oktober 2006 die Einreichung von zwei Patenten über die Materialzusammensetzung einer papierdünnen Elektrode an, welche auf den nano-Materialien des Unternehmens basiert und die Effizienz der Kathoden von Zink-Luft-Batterien um 320 % steigern soll.

Die ersten 100.000 $ hatte das Unternehmen von zwei Angel-Investoren bekommen: Jon Faiz Kayyem, ein Treuhänder des California Institute of Technology, und Marc H. Goroff, ein Caltech-Absolvent und Gründer mehrerer Unternehmen. Das Luftelektroden-Projekt wird von dem Elektrochemiker und leitender Wissenschaftler Robert Dopp von der Partnerfirma DoppStein Enterprises Inc. (DSE) geleitet, der auch die Wirksamkeit der Nano-Katalysatoren validiert.

Bis 2007 kann die Firma 17 Mio. $ von Private Equity- und Venture-Fonds einnehmen, einschließlich von 2 von der OM Group Inc., einem Spezialchemie-Unternehmen in Cleveland. Im Oktober wird das erste Patent erteilt (US-Nr. 7.282.167). Die Metalle und Legierungen, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, sind hochrein, sehr gleichmäßige und weniger als 50 Nanometer groß, was zu hochaktiven Materialien mit großer Oberfläche führt. Diese sollen die Kosten senken und dramatische Verbesserungen bei Batterie- und Brennstoffzellenelektroden führen. Die Leistungsabgabe von Zink-Luft-Batterien soll sich mit der neuen QSI-Nano Zink-Luft-Kathode verdreifachen lassen.

Die Leistung der Zink-Luft-Nano-Zelle, die nach  Experimentalbatterien des DoppStein Enterprises Laboratory modelliert wurde, beträgt 4,7 Wh bei einer Energiedichte von 883 Wh/l.

Die QSI kann zu diesem Zeitpunkt pro Reaktor und Tag bereits mehrere Kilogramm Material herstellen und will im Januar 2008 drei weitere Reaktoren mit einer Gesamtproduktionskapazität von mehr als 500 kg pro Monat in Betrieb nehmen. Einer weiteren Meldung zufolge will das Unternehmen ein 4,4 Mio. $ Darlehen aus Kalifornien nutzen, um in Irvine eine Solar-Paneel-Produktionsanlage zu bauen.

Danach dauert es bis zum Juni 2012, bevor man wieder etwas von QuantumSphere lesen kann. Nun wird unter dem Namen MetAir Ranger eine Zink-Luft-Batterie für Off-Grid- und Notfall-Anwendungen angeboten, die 108 Stunden lang Notstrom liefert. Das 3,5 kWh Batteriesystem wiegt rund 12 kg und hat eine Energiedichte von 352 Wh/kg. Dies entspricht in etwa der Hälfte des Gewichts einer Blei-Säure-Batterie, beim 11-fachen an Energie pro Kilogramm. Als Preis werden 599 $ genannt.

Die MetAir Ranger-Serie ist im Wesentlichen eine ,Plug and Play-Box aus tragbarer Energie, die Mehrzellen-Baugruppen mit bis zu 36 Einweg-Zink-Luft-Zellen (je 12 in Serie als 3 Parallelreihen) in einem einzigen Stapel enthalten. Einmal mit Luft aktiviert liefert das System dauerhaft und zuverlässig bis zu 192 Stunden oder acht Tage lang Strom. 

QuantumSphere hofft, irgendwann im Jahr 2015 mit dem Versand der portablen MetAir-Produkte beginnen zu können.

Die Spin-off-Firma Fluidic Energy mit Hauptsitz in Scottsdale, Arizona, wird von Prof. Cody Friesen im Jahr 2007 gegründet, um eine wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie-Technologie in ein kommerzielles Produkt zu überführen, die an der Arizona State University entwickelt worden war.

Friesen, dessen universitäres Forscherteam die letzten Jahre damit verbracht hat, mit verschiedenen ionischen Flüssigkeiten zu experimentieren, geht davon aus, daß eine Metall-Luft-Batterie, die eine ionische Flüssigkeit als Elektrolyt nutzt, nicht nur deutlich länger funktioniert, sondern auch ein deutlich höhere Energiedichte erreicht. Die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten überwindet nämlich viele der bisherigen Probleme, wie z.B. das Austrocknen.

Das Forschungsteam hat Energiedichten von mindestens 900 Wh/kg als Ziel – und im Rahmen eines vom DOE geförderten Projekts sollen sogar bis zu 1.600 Wh/kg erreicht werden (s.u.). Das einzige Problem mit den ionischen Flüssigkeiten ist, daß sie bislang nur in kleinen Mengen hergestellt werden, wodurch sie im Vergleich zu vielen anderen Lösungsmitteln, die verwendet werden um Salze zu lösen, relativ teuer sind. Das neue Unternehmen, das die technische Entwicklung weiterführt, will jedenfalls eine Metall-Luft-Batterie mit ionischen Flüssigkeiten entwickeln und bauen, die zwar aussieht wie eine Lithium-Batterie, jedoch eine bis zu 11-fache Energiedichte hat und dabei weniger als ein Drittel kostet.

Eine Schlüsselkomponente der Forschung ist hierbei eine Metallelektroden-Struktur, die das Problem der Dendritbildung überwindet. Fluidic Energy arbeitet daher an einem Elektroden-Gerüst mit multimodaler Porosität, was bedeutet, daß dieses eine Reihe unterschiedlicher Porengrößen bis hinunter zu 10 nm hat. Dieses Gerüst umgibt das Metall, in diesem Fall Zink, und kann die Bildung von Dendriten während des Ladens verhindern. Im Juli 2009 beschäftigt das Unternehmen bereits 24 Menschen, erhält Investitionsmittel in Höhe von 1 Mio. $, vermutlich von der Wechselrichter-Firma Satcon Technology Corp. aus Shenzhen, China, sowie von Chevron, und zieht in ein größeres Gebäude um.

Fluidic Energy erhält in diesem und dem Folgejahr auch zwei Zuschüsse durch das DOE (ARPA-E). Einmal 5,13 Mio. $ für ein Programm unter Leitung der Arizona State University, bei dem es um Metall-Luft-Batterien geht, die auf den ionischen Flüssigkeiten basieren (ionic-liquid-based metal-air batteries, MAIL-batteries) und bei Elektrofahrzeugen eingesetzt werden sollen, das vom Dezember 2009 bis zum Juni 2012 läuft. Ziel ist, daß ein Elektrofahrzeug mit einer einzigen Akku-Ladung von Chicago nach St. Louis (300 Meilen) reisen kann, mit Kosten von weniger als 10 $.

Zum anderen gibt es 3 Mio. $ für die Entwicklung eines fortschrittlichen Multifunktions-Energiespeichersystems (Advanced Multi-functional Energy Storage, AMES), das auf der Metall-Luft-Plattform von Fluidic basiert. Dieses Projekt startet im Oktober 2010 und läuft bis zum März 2013. Im Erfolgsfall soll die Zink-Luft-Batterie von Fluidic bis zu 5.000 Ladezyklen überstehen.

Ende 2010 verpflichtet sich Fluidic Energy dazu, eine Produktionsstätte in Maricopa County, Arizona, zu errichten – ansonsten gibt es in diesem Jahr keine weiteren Meldungen. Eine Finanzierungsrunde A im Januar 2011 bringt dem Unternehmen dann 17,3 Mio. $ ein, der Website der Firma zufolge von TN2 Capital Ventures (andere Quellen: 33,4 Mio. $). Anfang 2012 beantwortet Fluidic Energy Anfragen mit der Aussage: „Zum jetzigen Zeitpunkt arbeiten wir in einem vertraulichen Modus.“

Im März 2013 veröffentlicht das Unternehmen während des ARPA-E Summit erstmals einige Details über seine Technologie, die Produkt-Funktionen sowie die Marktausrichtung. In einem Video sind Fluidic-Batterien unter einem Radio- oder Handy-Mast in einem nicht genannten Entwicklungsland zu sehen, wo das Netz unzuverlässig ist und die Zink-Luft-Batterien bereits als Ersatz für Dieselgeneratoren oder Blei-Säure-Batterien getestet werden. Vermutlich handelt es sich um Indonesien, denn dort hat Fluidic Energy eine Tochtergesellschaft namens PT Fluidic Indonesia.

Als Firmen aus Indonesien und den USA im Oktober 2013 vereinbaren, gemeinsam an ,Grüne-Energie-Projekten’  im Umfang von mehr als 240 Mio. $ zu arbeiten, gehört auch ein Vertrag zwischen Fluidic Energie und Indosat dazu, dem drittgrößten Mobilfunkbetreiber des Landes. Die Firma lehnt es zwar ab, den genauen Wert des Geschäfts zu verraten, erklärt jedoch, daß es umfangreich genug ist, um die  Investitionen von 25 Mio. $ in den Aufbau einer Produktionsbasis in Indonesien seit 2011 zu rechtfertigen.

Eine zweite Finanzierungsrunde B im Jahr 2013 wird mit 13,8 Mio. $ abgeschlossen (andere Quellen: 34,5 Mio. $), und im Dezember kündigt die International Finance Corporation (IFC), ein Mitglied der Weltbank-Gruppe, eine Investition in das Unternehmen in Höhe von 7 Mio. $ an, was Fluidic bei der weiteren Expansion in Asien und Lateinamerika helfen soll. Ob dies tatsächlich stattgefunden hat, habe ich noch nicht verifizieren können.

Die nach der Erteilung des Patents für ihre Kerntechnologie im Jahr 2008 in New York von Michael Oster gegründete Firma Eos Energy Storage LLC, benannt nach Eos, der griechischen Göttin der Morgenröte, entwickelt und kommerzialisiert eine von Mitgründer Steven Amendola erfundene Zink-Luft-Batterietechnologie, die unter dem Namen Znyth als die „erste inhärent sichere, energiereiche und hocheffiziente wässrige Low-Cost-Batterie mit langer Lebensdauer“ angepriesen wird.

Die proprietäre Technologie beinhaltet die Batteriearchitektur, die Elektrolyt-Zusammensetzung, das Management sowie die Fertigungsprozesse. Das Besondere dieser Batterie, die sich seit 2004 in der Entwicklung befindet, ist ein neuer wässeriger Elektrolyt, der dabei hilft viele der bisherigen Probleme von Zink-Luft-Batterien zu lösen. Hinzu kommt eine bidirektionale Luftkathode, die 10.000 Ladezyklen überdauern könnte.

Eos, die auch ein Büro in Edison, New Jersey, besitzt, etabliert in den Folgejahren eine starke kommerzielle Plattform durch Partnerschaften mit führenden Anbietern, Herstellern und Stromversorgern, um die Produktentwicklung zu verbessern und zu beschleunigen. Auf der entsprechenden Liste tauchen u.a. die Namen BASF und Newcut auf.

Die bisherigen Versuche belegen über 2.700 Zyklen ohne Leistungsabbau bei einer 0,33 kW Batterie. Ziel ist es jedoch, zu über 10.000 Zyklen bei voller Tiefenentladung zu kommen, damit das Produkt in netztechnischen Anwendungen eine Lebensdauer von 30 Jahren erreicht.

Mitte 2011 gibt das Unternehmen bekannt, daß seine sechstündigen Zink-Luft-Batterien für Netzspeicher (ohne den Wechselrichter) 1.000 $/kW kosten werden (= 160 $/kWh), wenn sie im nächsten Jahr auf den Markt kommen. Der erste kommerzielle Akku namens Aurora 1000/6000 wird ein 1 MW/6 MWh Gerät sein, das in einem 40-Fuß-Container paßt und aus einzelnen 50 kW/300 kWh Modulen hergestellt ist.

In den Folgejahren soll der Preis dann auf bis zu 400 $/kWh sinken. Eos plant nun, sich bis zu 20 Mio. $ Risikokapital zu sichern, um bereits in diesem Jahr mit der Produktion zu beginnen. Die Megawatt-Großanlagen für Netzspeicher soll es dann im Jahr 2013 geben. Nach 2015 soll dann auch eine Zink-Luft-Flow-Batterie (Eos Vista) für den mobilen Einsaltz mit einer Energiedichte von etwa 100 Wh/kg zur Verfügung stehen, bei welcher der Elektrolyt entfernt und für eine spätere Aufladung gespeichert werden kann (400 Wh/l), während neuer Elektrolyt in die Batterie gepumpt wird, um sofort weiterfahren zu können. Die Kosten dieser Batterie sollen 200 $/kWh betragen.

Im Dezember 2011 kann Eos in einer ersten Finanzierungsrunde rund 1,7 Mio. $ von nicht genannten Investoren einnehmen. Danach geht es scheibchenweise weiter: Im selben Monat gibt es weitere 3,8 Mio. $, im März 2012 zusätzliche 0,4 Mio. $, und im Mai kommen nochmals 1,25 Mio. $ dazu – alles in Form von Risikokapital-Finanzierungen, u.a. von Fisher Brothers und NRG. Mit weiteren 2,9 Mio. $ im Juli ist dann aber erst einmal Schluß.

Ungefähr Mitte des Jahres stellt Eos eine Zink-Luft Batterie namens Aurora 17/100 vor, die eine Kapazität von 100 kWh hat und ca. 12.000 $ kosten soll. Ein Problem ist noch die Leistungsfähigkeit, die bei 17 kW liegt, während die aktuellen Elektromotoren der Elektro-Autos eine Leistungsaufnahme von 80 kW und mehr haben. Dadurch benötigt die Batterieeinheit einen Zwischenspeicher, weshalb das Unternehmen den Einsatz einer Aurora 17/100 in Kombination mit einer Bleibatterie mit hoher Leistungsdichte vorschlägt. Im August wird ein 1 kW Prototyp fertiggestellt.

Im Februar 2013 wird der Abschluß des 2 kW Moduls gemeldet, während am Hochskalieren der 5 kW/30 kWh Prototyp-Einheiten gearbeitet wird, die noch in diesem Jahr hergestellt und Anfang des Folgejahres ausgeliefert werden sollen. Im Mai gibt die Firma Consolidated Edison Inc. (ED), Inhaberin des Versorgers, der New York City mit Strom beliefert, ein Netzspeicher-Pilotprogramm bekannt, bei dem Mitte 2014 ein 1 MW/6 MWh Batteriesystem von Eos Energy getestet werden soll. Das Speichersystem hat eine Gesamteffizienz von 75 %. Für das 0,5 Mio. $ Projekt gibt es einen Zuschuß in Höhe von 250.000 $ von der New York Research and Development Authority (NYSERDA).

Eos versucht sich derweil in einer Finanzierungsrunde C weitere 30 Mio. $ zu beschaffen, um seine Fertigungskapazitäten ausbauen zu können. Tatsächlich gelingt es dem Unternehmen im Mai immerhin 15 Mio. $ von NRG Energy u.a. zu bekommen, was als Abschluß der Finanzierungsrunde B deklariert wird.

Außerdem ist von einer strategischen Partnerschaft mit der Firma Convergent Energy + Power und mindestens sechs weiteren Stromversorgungsunternehmen die Rede, durch die Eos Hunderte von Energiespeicherprojekten im MW-Maßstab umsetzen will (Genesis-Programm). Die Partner Enel (Italien), GDF Suez (Frankreich), National Grid (Großbritannien), Public Service Company of New Mexico (PNM, USA), sowie das in Princeton, New Jersey, beheimatete Energieunternehmen NRG Energy repräsentieren mehr als 76 Millionen Kunden in über 70 Ländern, was für Eos auch eine enorme Marketing-Plattform bildet.

Im Dezember 2013 verkündet Eos daher hoffnungsvoll, daß man die Batterien im nächsten Jahr für 200 – 250 $/kWh verkaufen und in 18 Monaten mit 160 $/kWh auch wettbewerbsfähig sein wird.

Im Februar 2014 wird die Ideal Power Inc. als Lieferant der 30 kW Batterie-Konverter ausgewählt, welche in die Aurora-Energiespeichersysteme integriert werden. Nach Ankündigung einer Fertigungspartnerschaft mit der Firma Incodema, einem Rapid-Prototyping-Unternehmen in Ithaca, New York, um mit der Serienproduktion der Znyth-Batterien zu beginnen, gibt Eos im März den Plan bekannt, seine Produktionsskapazität mit Unterstützung eines weiteren Zuschuß der NYSERDA in Höhe von 1 Mio. $ ausbauen zu wollen.

Mit dem Geld sollen auch die Leistungs- und Zuverlässigkeitstests der Znyth-Batterien beim BEST Test and Commercialization Center in Rochester, New York, unterstützt werden, die im April beginnen, um die Kommerzialisierung der 1 MW/6 MWh Aurora Energiespeichersystem zu beschleunigen – was inzwischen auf 2016 verschoben wird.

Mitte 2009 plant auch das US-Unternehmen Energizer Holdings Inc. die Einführung einer Zink-Luft-Batterie in den Massenmarkt.

Da bei herkömmlichen Zink-Kohle- oder Alkali-Mangan-Batterien beide Materialien, deren Reaktion miteinander Strom erzeugt, in der Hülle des Stromspeichers untergebracht werden müssen, während es bei der Zink-Luft-Batterie ausreicht, den Zink mitzuliefern, dessen Reaktion mit Luft zur Energieerzeugung genutzt wird, könnten mit dieser Technologie entsprechend dünnere Batterie konstruiert werden.

Wie schon bei den Zink-Luft-Batterien von Electric Fuel (s.o.) beginnt der elektrochemische Prozeß – und damit die Stromproduktion – auch hier, sobald der Aufkleber, der die Einströmöffnungen der Batterien verschließt, entfernt wird.

Um zu verhindern, daß die Luft nun ungehindert an der Zink-Anode der Batterie vorbeiströmt und den Prozeß dabei ständig in Gang hält, muß der Zustrom reguliert werden, wofür das Batteriefach der Geräte, in denen die neuen Batterien eingesetzt werden, über eine winzige, verschließbare Luftöffnung verfügen, ansonsten aber luftdicht versiegelt sein muß. Was natürlich die Kooperation der Gerätehersteller erfordert.

Die Luftbatterien werden dreimal teurer sein als entsprechende Standard-Batterien, und etwa 3 € pro Stück kosten, wenn sie ab 2010 auf den Markt kommen, sollen aber auch drei mal solange halten.

Bei dem aktuellen Update Mitte 2014 sind sie allerdings noch immer nicht im Angebot...

Eine weitere Firma, die im Juli 2009 kurzzeitig in die Presse kommt, ist die in diesem Jahr gegründete Advanced Power and Energy Sources Transportation (HK) Co. Ltd. (APET) in Hong Kong. Der Fama zufolge hätte der Gründer und Erfinder Andrew Huang schon vor fünf Jahren damit begonnen, sich mit Lösungen der Energiefrage zu beschäftigen.

Als Chef der Mutterfirma Advanced Power and Energy Sources (HK) Co. Ltd. (APES) gelingt es ihm, Fachleute aus Taiwan, Hong Kong und China zusammen zu bringen und eine Elektroauto-Plattform mit dem Namen ,Salamander’ zu entwickeln.

Diese zeichnet sich durch ihre Struktur aus leichten Aluminium-Legierungen aus und bietet die Möglichkeit, mit verschiedenen Batterie-Typen als Energiequellen betrieben zu werden. Neben Nickel-Metallhydrid-Akkus-, Blei-Säure- und Lithium-Akkus werden auch Zink-Luft-Batterien ins Auge gefaßt.

Der Salamander soll letztendlich mit einer prismatischen NiMH-Batterie nebst einer Zink-Luft Brennstoffzelle angetrieben werden, die von der APET entwickelt wird (ZOE-Design). In der Abbildung ist eine Zink-Luft-Brennstoffzelle zu sehen, die drei 75 W Glühbirnen versorgt.

Ein derartiger Brennstoffzellenstapel, der eine doppelt so hohe Energiedichte wie typische Lithium-Polymer-Akkus hat, soll ca. $ 3.600 kosten, was viel weniger ist als die geschätzten 15.000 $ bis 20.000 $ für eine Lithium-Ionen-Fahrzeugbatterie.

Mit einem speziell dafür konstruierten Rennwagen ,APET-X’ will sich das Team auch an dem mit 10 Mio. $ dotierten X-Prize-Wettbewerb in den USA im April 2010 beteiligen. Es ist das einzige Team aus Asien, das überhaupt zugelassen wird. Es sieht aber nicht so aus, als hätte das Fahrzeug dann auch tatsächlich an dem Qualifizierungsrennen teilgenommen – und auch andere Neuigkeiten gibt es nicht mehr.

Bereits auf dem Markt ist die chinesische AVIC-Changli Energy Science and Technology Co. Ltd. in Peking, die beispielsweise mit dem Modell XKZB60Ah ein 7 kg schweres System mit 15 V/60 Ah anbietet, das eine Energiemenge von 840 Wh liefern kann.

Daneben gibt es auch eine Batterie mit 12 V/360 Ah sowie eine kleinere 12 V/27 Ah Militärversion. Außerdem wird eine große mobile Ladestation mit Zink-Luft-Batterien angeboten, die mit einem Gewicht von 35 Tonnen 3 MWh liefert und 4 x 35 kW Outputs hat. Mit dem Lastwagen-großen System lassen sich simultan vier Elektrobusse o.ä. aufladen.

Diese Zink-Luft-Batterie ist von der AVIC Aviation Industry Corp. entwickelt worden, mittels Investitionen der AVIC International (Hong Kong) Group Co. Ltd., und soll bereits Elektrobusse in Peking antreiben. Das Unternehmen hält mehr als 30 inländische Patente.

Das Projekt zur Erforschung der Zink-Luft-Batterie für Automobile ist Teil des nationalen 863 Plans, und die mechanisch wiederaufladbare Zink-Luft-Batterie wird im Jahr 2009 in dem Katalog der ersten 20 unabhängigen Innovationsprodukte aufgeführt, die von der Regierung gekauft worden sind.

Im Januar 2011 folgt noch die Meldung, daß Avic-Changli Gespräche mit der Electric Fuel Ltd. (s.o.) bezüglich einer Kooperation bei Zink-Luft-Batterien führt – doch danach gibt es keine weiteren Nachrichten aus dem Unternehmen mehr.

Im November 2010 startet das EU-geförderte Projekt ,Powair - Zinc-Air Flow Batteries for Electrical Power Distribution Networks’, bei dem ein Konsortium von acht Partnern aus fünf Ländern, darunter die Universitäten von Hampton und Sevilla, drei KMUs und 3 europäische Großunternehmen innerhalb von 4 Jahren ein kostengünstiges, modulares und ökologisch nachhaltiges elektrisches Energiespeichersystem mit hoher Energiedichte und schneller Reaktionszeit entwickeln sollen.

Hierfür erhält das Kooperationsprojekt, das ein Gesamtbudget von 5.135.117 € hat, unter dem 7. Rahmenprogramm der EU einen Zuschuß in Höhe von 3.563.984 €.

Um die vorgegebenen Ziele zu erreichen, will das Projekt die Leistung der Zink-Luft-Batterien radikal erweitern und im Produktionsmaßstab auf Systeme von 20 kW bis zu einigen MW mit mehreren Stunden Speicherzeit kommen. Anstelle der Verwendung des herkömmlichen Zwei-Elektrolytsystems wird Powairs Ansatz sein, einen flüssigen Elektrolyten als negative Elektrode zu implementieren, während die Bereitstellung der positiven Elektrode wie bisher durch eine kontinuierliche Zufuhr von Sauerstoff aus der Atmosphärenluft erfolgt. Bei der Entladung wirkt die Elektrode als Kathode einer Brennstoffzelle, während das Laden durch die Verwendung alternativer Katalysatoren erreicht wird, welche die Sauerstoffentwicklung fördern.

Das koreanische Unternehmen Leo Motors Inc. aus Hanam City, das bislang durch die Elektrifizierung von verschiedenen Pkws bekannt war, stellt im Juli 2011 mit dem ,Eleven’ ein Elektro-Motorrad mit 100 km Reichweite vor, das seine Energie aus einer Zink-Luft-Brennstoffzelle bezieht,welche die ebenfalls installierten Lithium-Polymer-Akkus lädt, die dann den Elektromotor antreiben.

Die Firma betont, daß die ab 2009 entwickelte Brennstoffzelle nur mit kleinen Zink-Kügelchen nachgefüllt werden muß, deren Kosten fast Null betragen, da der übrig bleibende Schlamm wieder verkauft wird. Die oxidierten Zink-Kügelchen sind ein wertvolles Metall, das für wesentliche Teile in digitalen Geräten verwendet wird.

Das Projekt wird wohl nicht weiterverfolgt, denn später ist nichts mehr darüber zu hören.

Forscher um Prof. Rolf Hempelmann an der Universität des Saarlandes arbeiten Meldungen im November 2011 zufolge ebenfalls an wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien.

Im Rahmen eines deutschlandweiten Forschungsverbunds aus Wissenschaft und Wirtschaft, an der neben der Saar-Uni die Technische Universität Clausthal, die Universität Duisburg-Essen, die Hochschule Niederrhein, das Zentrum für Brennstoffzellen und die Unternehmen Grillo Werke, Bayer sowie ThyssenKrupp beteiligt sind, soll mit den Batterien ein stationäres Speichersystem entwickelt werden, das beispielsweise der Industrie zu Verfügung gestellt werden kann.

Das ZnPLUS genannte Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium mit über 2,4 Mio € gefördert, an den weiteren Kosten sind die genannten Großunternehmen beteiligt, die an der Weiterentwicklung der Zink-Luft-Batterie ein wirtschaftliches Interesse haben.

Fast genau ein Jahr später, im Dezember 2012, wird in der Fachpresse gemeldet, daß nun auch die Bayerische Forschungsstiftung ein Verbundprojekt zur Entwicklung stationärer Zink-Luft-Batterien mit rund 650.000 € fördert, das unter der Leitung von Prof. Monika Willert-Porada an der Universität Bayreuth gestartet ist. Vermutlich nach dem Motto: doppelt hält besser.

Im Rahmen des neuen Vorhabens sollen die Batterien durch materialwissenschaftliche Innovationen zu stationären und wiederaufladbaren Großspeichern weiterentwickelt werden. Projektpartner der Universität sind in diesem Fall das Fraunhofer-Institut für Silikatforschung (ISC) in Würzburg sowie zwei leistungsstarke Industrieunternehmen, die für die anstehenden Forschungs- und Entwicklungsaufgaben spezifische Kompetenzen mitbringen, wie es in der Pressemeldung heißt.

Bereits im Mai 2012 veröffentlicht die Firma Global Industry Analysts Inc. einen Bericht mit dem Titel ,Zinc-Air Batteries - Global Business Strategic Report’ - der als elektronische Einzelplatzversion (PDF) für 4.800 $ angeboten wird. Bei mehr als 10 Usern werden sogar 11.520 $ fällig. Man kann sich also leicht ausrechnen, wieviel sich durch das Lesen dieser Informationen im Buch der Synergie sparen läßt!

Bei dem Open-Source-Projekt ZAC+ (Zinc-Air Cell plus ZnO-Recycler), das im Juli 2012 startet, geht es um die Entwicklung einer möglichst langfristigen Speicherlösung für elektrische Energie. Das Projekt besteht aus zwei Elementen: einer Zink-Luft Brennstoffzelle mit Kohlenstoff-Kathode, Zink-Anode und in Wasser gelöstem Kaliumhydroxid (Kalilauge) als Elektrolyt, sowie einem ZnO-Recycler, um den verbrauchten Treibstoff wieder zu regenerieren bzw. wiederaufzuladen.

Auf der Makerfaire 2013 in Hannover wird das Projekt erstmals öffentlich vorgestellt [http://wiki.opensourceecology.de/Zn/O-Brennstoffzelle], ist bislang aber noch nicht allzu weit gekommen – und freut sich sicherlich über Unterstützung.

Das israelische Startup-Unternehmen Phinergy, das sich mit Aluminium-Luft-Batterien beschäftigt (s.d.) und im März 2013 das Video der Demonstrationsfahrt eines entsprechend umgebauten Elektrofahrzeugs veröffentlicht, arbeitet eigenen Aussagen zufolge auch an einer elektrisch wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie. Umgesetzt wurde bislang allerdings noch nichts.

Im gleichen Monat kann man auch von einer neuen Zink-Luft-Batterie lesen, die von einem Team um Dr. Martin Jönsson-Niedziólka am Institut für Physikalische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Warschau entwickelt wurde.

Statt einer konventionellen Kohlenstoffkathode nutzen die Forscher eine implantierbare ,Biokathode’, die aus einem biologischen Enzym gebildet wird, das in Kohlenstoff-Nanoröhrchen gepackt, mit Silikatgel überzogen und anschließend mit einer sauerstoffdurchlässigen Membran umhüllt wird. Damit entfällt auch die oftmals schwere und massige Hülle, mit der andere implantierbare Batterien umhüllt werden müssen.

Die neue Batterie kann bis zu 10 Tage lang 1,60 – 1,75 V produzieren, wobei mehrere Zellen zusammen sogar einen Schrittmacher mit Energie versorgen könnten. Die Zelleneffizienz nimmt mit der Zeit jedoch ab, wahrscheinlich wegen der allmählichen Deaktivierung des Enzyms der Biokathode. Die Lebensdauer könnte deutlich verlängert werden, wenn es gelingt, erfolgreich einen Enzym-Regenerationsprozeß zu entwickeln.

In den bisher durchgeführten Experiment versorgt ein Stapel von vier in Reihe geschalteten Batterien eine Lampe mit zwei LEDs. Das Forscherteam träumt nun davon, eine Batterie zu erschaffen, die ihren Sauerstoff direkt aus dem Blutkreislauf bezieht. Finanzhilfe bekommt das Projekt aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Union (NOBLESSE grant).

Im Mai 2013 ist zu erfahren, daß nun auch Forscher der Stanford University um Hongjie Dai an einer neuen wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterie arbeiten, bei der das Problem der trägen katalytischen Reaktionen sowie der Haltbarkeit der Zinkelektroden gelöst worden sein soll.

Dies erreicht das Stanford-Team mit einer neuen Reihe von Low-Cost-Katalysatoren, einschließlich Kombinationen aus mit Nanokristallen hybridisierten Kohlenstoff-Nanoröhrchen sowie Metalloxiden aus unedlen Metallen.

Das Ergebnis ist eine Zink-Luft-Batterie, die einen Kobaltoxid-Luft-Katalysator für das Entladen, und einen Nickel-Eisen-Katalysator für das Aufladen nutzt und eine mehr als doppelte spezifische Energiedichte gegenüber Li-Io-Batterien erreicht. Das Team spricht sogar von einem Hochenergie-Effizienzrekord, ohne jedoch Zahlen zu nennen. Die neue Batterie zeigt auch eine gute Reversibilität und Stabilität während Lade- und Entladezyklen über mehrere Wochen.

Die Arbeiten werden von der Firma Intel, von einem globalen Klima- und Energieprojekte-Sondierungsprogramm der Universität, sowie durch einen Stinehart/Reed-Award des Stanford Precourt Institute for Energy finanziert.

Das Start-up-Unternehmen ZAF Energy Systems Inc. wird im Februar 2011 in Columbia Falls, Montana, von Ron Brost und seiner Frau Kristine gegründet. Es handelt sich um ein Spin-off der Firma Zinc Air Inc. (später ViZn Energy Systems, s.o.), das allerdings eine etwas andere Technik verfolgt und auch auf ein andere Kundenbasis zielt, obwohl ZAF und ViZn noch einige Mitarbeiter und Vorstandsmitglieder teilen. Während sich ViZn mit Netz-Batterien beschäftigt, will sich ZAF auf Verbraucher-Batterien konzentrieren.

Die ersten Berichte über das neue Unternehmen erscheinen im August 2013. Auch dieses Forscherteam meldet, daß es die bisherigen Probleme der wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien gelöst hat und stellt einen Prototypen vor, der mit 400 Wh/kg die doppelte Energie einer Li-Io-Batterie hat, sich aber zu einem Drittel der Kosten herstellen lassen soll.

Die Technologie, die bereits von einem erteilten und drei angemeldeten Patenten geschützt wird, soll als erstes Produkt in Form eines aufladbaren Haus-Energiespeichers aus 1.000 Zellen (D) umgesetzt werden, der die Größe eines kleinen Kühlschranks haben und etwa 10.000 $ kosten wird. Mit einer Kapazität von 48 kWh kann er genug Strom liefern, um die Bedürfnisse eines durchschnittlichen Haushalts zwei Tage lang zu decken. Eine weitere Umsetzung sollen Batterien für Elektrofahrzeugen sein.

Statt einer typischen Flüssigkeit oder Paste aus alkalischen Elektrolyten verwendet die ZAF-Batterie einen neu entwickelten festen Polymer-Elektrolyten, der die Menge des passierenden Sauerstoffs begrenzt, den Ionen aber erlaubt, ihn frei zu passieren. Dies erhöht die Anzahl der Ladezyklen und verlängert die Lebensdauer der Batterie. Das Problem der Dendritenbildung wird mit einer neuen Anode und der Elektrolytgestaltung gelöst, die beide das Dendritwachstum begrenzen und Kurzschlüsse verhindern. Bislang hat der Elektrolyt nachgewiesen, bis zu 500 Zyklen wiederaufladbar zu sein.

ZAFs leitender Wissenschaftler, Adam Weinstein, hatte zuvor an der Montana State University mehrere Jahre lang an Verbindungen für Katalysatoren geforscht und entwickelt nun eine spezielle Formel für die Perowskite, die in dem Batterie-Katalysator verwendet werden und wesentlich für die Schaffung einer effizienten bidirektionalen Kathode sind.

Prof. Thomas Zawodzinski, mit Lehrstühlen an der University of Tennessee in Knoxville und am Oak Ridge National Labs, testet die ZAF-Batterie in seinem Labor und validiert mehr oder weniger die gezeigte Leistung. Zawodzinski leitet ein Team von Forschern der Penn StateUniversity, der Case-Western University und der University of Memphis, um neue Materialien für die Verwendung in dem ZAF-Elektrolyten zu synthetisieren.

ZAF erstellt ein Design, das leicht konfigurierbar ist und in hohen Volumen herstellbar. Die Vermarktung für kleine Anwendungen wie Hörgeräte soll in etwa einem Jahr beginnen, EV-Akkus könnten dann in drei bis fünf Jahre bereitstehen.

Zwischen Mai 2012 und Januar 2014 verkauft ZAF Anteile an Privatinvestoren in Höhe von rund 2,3 Mio. $, über weitere Aktivitäten ist bislang nichts bekannt.

Forscher der Tsinghua-Universität in Peking berichten im Dezember 2013, daß sie eine Hochleistungs-Zink-Luft-Brennstoffzelle mit einem kostengünstigen Mangandioxid-Katalysator und einem Kaliumhydroxid-Elektrolyt entwickelt haben, die als Stapel eine Spitzen-Leistungsdichte von 435 mW/cm² der Luftkathodenfläche erreicht. In früheren Forschungen konnten mit MnO₂ als Katalysator nur sehr geringe Leistungsdichten im Bereich von 50 – 100 mW/cm² erzielt werden.

Das Team um Pucheng Pei berichtetet außerdem von Reaktionszeiten in Millisekunden, womit die neuen ZAFCs auch in Fahrzeugen mit schnellen, dynamischen Anforderungen angewendet werden könnten.

Die ZAFC umfaßt eine Anodenplatte (4, mit Zinkpellets befüllt), eine Kathodenplatte, sowie aus Graphit hergestellte Bipolarplatten, wobei die Luftkathode aus drei Schichten besteht: einer aktiven Schicht aus einer Mischung von Aktivkohle- und Manganoxid-Pulver mit einem PTFE-Bindemittel (1); einer gewebten Nickel-Stromsammlerschicht (2); und einer hydrophoben Schicht aus Teflonfolie (3, PTFE-Membran). Dazu kommen der KOH-Elektrolyt (5) sowie eine Nickel-Folie (6).

Das Team testete zwei Konfigurationen der Anodenkammer, bei der an der Unterseite des Zink-Pellet-Betts entweder ein Spalt, oder aber eine Netzschicht dem KOH-Elektrolyt und kleinen Partikeln ermöglicht, aus dem Pellet-Bett zu fallen. Gleichzeitig werden der Anodenkammer mittels einer mechanischen Vorrichtung über jedem Stapel gleichmäßig und periodisch neue Zink-Pellets mit einer durchschnittlichen Größe von 1 mm zugeführt.

Der KOH-Elektrolyt wird in einem separaten Vorratsbehälter aufbewahrt und durch eine Pumpe in Umlauf gebracht. Auch die Entladungsprodukte (Kaliumzinkat) werden durch den Elektrolyten abgeleitet, während die Umgebungsluft durch den Einlaß zugeführt und durch einen elektrischen Lüfter zwischen den Zellen der Einheit verteilt wird.

Weitere Zink-Luft-Firmen:

Die GP Batteries International Ltd. ist spezialisiert auf die Entwicklung, Herstellung und Vermarktung von Batterien und damit nahestehenden Produkten. Nach der Gründung im Jahr 1964 durch den Elektronikkonzern Gold Peak Holding in Hong Kong entwickelt sich GP Batteries zu einem der weltweit größten Lieferanten von Primärbatterien und Akkus, darunter auch Zink-Luft-Knopfzellen für Hörgeräte. 

Produktionsstandorte hat das Unternehmen in Hongkong, Singapur, Malaysia, Taiwan und der Volksrepublik China. Im November 2009 übernimmt GP Batteries übrigens den ursprünglich in den USA gegründeten Elektromotorrollerhersteller Vectrix.

Ebenfalls Zink-Luft-Knopfzellen für Hörgeräte stellt die iCellTech Corp. in Seoul, Korea, her, die im März 2008 eine aktuelle Produktionskapazität von 50 Millionen Zellen pro Jahr ausweist, die in über 50 Ländern vertrieben werden.

Andere Unternehmen, die standardisierte Zink-Luft-Hörgerätezellen anbieten, sind Philips (Großbritannien), Rayovac Corp. (USA), Renata SA (Schweiz), Sony Electronics Asia Pacific Pte. Ltd. (Singapur), Spectrum Brands Inc. (USA), Toshiba Battery Co. Ltd. (Japan), VARTA Consumer Batteries GmbH & Co. KG (Deutschland) sowie ZeniPower (Zhuhai Zhi Li) Battery Co. Ltd. (China).

 

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