Allerdings seien die für den Betrieb notwendigen Membranen teuer und sehr empfindlich, erläutert Studienleiter Yi Cui. Er und seine Kollegen haben daher nun ein technisches Prinzip gesucht, bei dem der Konzentrationsunterschied der Ionen ebenfalls ausgenutzt werden kann, das die empfindliche Membran jedoch entbehrlich macht. Herausgekommen ist eine Art Batterie für den Großeinsatz. Sie funktioniert folgendermaßen, erläutern die Wissenschaftler: Zunächst bringt man Süßwasser zwischen die beiden Elektroden und lädt diese mit Strom auf. Im geladenen Zustand tauscht man dann das Süßwasser gegen Salzwasser aus. Nun befinden sich mit den geladenen Natrium- und Chlorid-Ionen des Meerwassers sehr viel mehr Ladungsträger zwischen den Elektroden und es entsteht eine höhere Spannung. Dadurch lässt sich der Batterie auch mehr Strom entziehen. Den Forschern gelang es mit ihren Prototypen, einen Wirkungsgrad von 74 Prozent zu erzielen – man habe also 74 Prozent der theoretisch möglichen Energiemenge in Strom umgewandelt, schreibt Cui.
Als Material für die positive Elektrode wählten die Forscher winzige Stäbchen aus Natrium-Mangan-Oxid. Das sei zum einen gut umweltverträglich und zum anderen sehr effizient, weil es durch die 100-fach vergrößerte Oberfläche sehr intensiv mit den Natriumionen im Elektrolyt – der Flüssigkeit zwischen den Elektroden ? wechselwirken kann. Weniger glücklich sind die Wissenschaftler dagegen mit dem Material für die negative Elektrode: Sie benutzten für ihre Laborversuche Silber, das zwar die Anforderungen erfüllt, jedoch für den späteren praktischen Einsatz zu teuer sei, sagt Cui. Er sucht aktuell nach einer günstigeren Alternative. Das ganze System sei sehr umweltfreundlich, betonen die Wissenschaftler. Weder die Elektrodenmaterialien noch der Elektrolyt, der ja aus einer Mischung von Süß- und Salzwasser besteht, stelle ein Problem dar. Das Potenzial der Methode sei zudem enorm: Würden alle Flüsse der Welt genutzt, rechneten die Forscher hoch, könnten die Batterien jedes Jahr zwei Terawatt (2.000 Milliarden Watt) an Energie liefern – damit ließen sich rund 13 Prozent des Weltenergieverbrauchs decken.