Forscher entwickeln Mini-„Kraftwerke“, kleine blattförmige Geräte, die aus dem durchwehenden Wind oder den auf den Boden fallenden Regentropfen Strom erzeugen.
Der künstliche Baum erzeugt mit einem beigefarbenen Blattgenerator Strom. Foto: ACS Sustainable Chemistry & Engineering
In einer im Fachjournal ACS Sustainable Chemistry & Engineering veröffentlichten Studie testete ein Expertenteam aus China, Großbritannien und den USA Geräte zur Energiegewinnung, indem es sie mit künstlichen Bäumen kombinierte, berichtete Phys.org am 17. Januar.
Elektrische Energie kann auf natürliche Weise auf verschiedene Weise erzeugt werden. Solarzellen wandeln beispielsweise Lichtenergie der Sonne um, während Windkraftanlagen den Impuls bewegter Luft nutzen. Diese Methoden sind jedoch oft energieabhängig und daher nur dann effektiv, wenn diese verfügbar ist. Beispielsweise können Solarzellen nach Sonnenuntergang nicht mehr betrieben werden, und windstille Tage liefern wenig Energie.
In jüngster Zeit haben sich Mehrquellen-Energiegewinnungsgeräte als Lösung etabliert, um Energie aus verschiedenen erneuerbaren Quellen in einem Design zu nutzen und so den potenziellen Ertrag zu maximieren. Daher wollten der Forscher Ravinder Dahiya von der Northeastern University, USA, und seine Kollegen ein solches Mehrquellengerät entwickeln, das sowohl aus Wind als auch aus Regen Strom erzeugen kann.
Das Team entwickelte zwei Arten von Energiegewinnungsgeräten: einen triboelektrischen Nanogenerator (TENG) zur Impulsgewinnung aus Wind und einen tropfenbasierten Energiegenerator (DEG) zur Energiegewinnung aus fallenden Regentropfen. Der TENG besteht aus einer Schicht Nylon-Nanofasern zwischen Schichten aus Polytetrafluorethylen (auch bekannt als Teflon) und Kupferelektroden.
Durch das Aneinanderpressen der Schichten entsteht statische Elektrizität, die in Strom umgewandelt wird. Teflon wird auch zur Herstellung von DEG verwendet, das wasserdicht ist und mit einem leitfähigen Gewebe beschichtet ist, das als Elektrode fungiert. Trifft ein Regentropfen auf eine Elektrode, entsteht eine Spannungsdifferenz und damit ein elektrischer Strom. Unter optimalen Bedingungen erzeugt das TENG 252 V Strom und das DEG 113 V, allerdings nur für kurze Zeit.
Das Team platzierte den DEG auf dem TENG und kombinierte blattförmige Versionen mit künstlichen Bäumen. Unter Bedingungen, die natürlichen Wind und Regen simulierten, konnten die Blattgeneratoren zehn LEDs für eine begrenzte Zeit zum Leuchten bringen. Dieses „elektrische Baum“-Gerät könnte in größere Systeme oder Netzwerke integriert werden, um saubere Energie aus natürlichen Quellen zu erzeugen.
An Khang (Laut Phys.org )
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