Batterie und Kühlkörper in einem
Ausreichende Kühlung von Chips und platzsparendes Design ist eine stetige Herausforderung in der Computerindustrie. Schweizer Wissenschaftler haben einen neuen Weg gefunden, beides besser zu vereinen.
- Marco Lehner
Computerchips müssen gekühlt werden, um nicht zu überhitzen – vor allem, wenn sie nah aneinander verbaut werden. Passive Kühlkörper, also Kühlsysteme ohne Lüfter, nehmen viel Platz ein, da sie viel Oberfläche brauchen, um Wärme abgeben zu können. Forscher aus Zürich haben daher nach einem kompakten Kühlsystem gesucht. Ihr Ergebnis ist nur 1,5 Millimeter dick, liefert den elektronischen Komponenten wie eine Batterie Energie und kühlt sie gleichzeitig. So wird es möglich, Chips aufeinander zu stapeln; dadurch nehmen sie weniger Raum ein.
Kompakte Flussbatterie
Die Entwicklung der Forscher basiert auf den bekannten Flussbatterien. Diese arbeiten – anders als herkömmliche Batterien mit festen Elektroden – mit flüssigen Elektrolyten, die durch die Zelle gepumpt werden. Die Elektrolyte laufen in zwei getrennten Kreisläufen, die in der Zelle durch eine Membran getrennt sind. Durch die Membran findet Ionenaustausch statt und Strom entsteht.
Die Forscher haben es geschafft, die Batteriezelle so kompakt wie noch nie zu konstruieren, indem sie die Kanäle, durch die das Elektrolyt fließt, optimiert haben. Die mittels 3D-Druck gefertigten Kanäle laufen kegelförmig zu. Dadurch kann die Elektrolytflüssigkeit die Membran besonders effizient passieren.
Auch für Photovoltaik
Auch wenn die neue Zelle sehr klein ist: Um die Elektrolyte zu lagern und in die Zelle zu pumpen, werden Tanks und Pumpen benötigt. Diese nehmen einiges an Platz weg, weshalb die Technologie wohl nicht in mobilen Geräten landen wird. Ein mögliches Anwendungsszenario sehen die Forscher in Photovoltaikanlagen. Diese haben bei hohen Temperaturen einen schlechten Wirkungsgrad. Außerdem müssen sie bei Stromspitzen die gewonnene Energie speichern. Beides kann die entwickelte Flusszelle leisten.
Neben den großen Tanks und Pumpen ist ein anderer Nachteil der Flussbatterie, dass die Pumpe auch Energie verbraucht. Das wirkt sich zwar auf den Leistungsgrad der Batterie aus; trotzdem ist sie mit einem Watt pro Quadratzentimeter leistungsfähiger als bisherige Modelle.
(jle)
