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Strom aus Sonne oder Wind haben den Nachteil, dass die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer bläst. Die Wellen im Meer bewegen sich aber immer. Amerikanische Forscher wollen die Wellenbewegungen nun zur Stromerzeugung nutzen. Der sogenannte triboelektrische Nanogenerator soll mithilfe einer Kontaktelektrisierung zwischen einem Kunststoffnanomuster und Wasser Energie liefern.
Der triboelektrische Effekt ist die elektrische Aufladung zweier Materialen durch Kontakt und anschliessende Trennung, aus dem Alltag kennt man das zum Beispiel vom Pulli, der knistert wenn man ihn auszieht. Ein Team vom Georgia Institute of Technology hat bereits einen triboelektrischen Nanogenerator gebaut, welcher genug Strom produzierte um einen Handy-Akku zu laden. Dieser funktionierte aber durch den Kontakt von zwei Festkörpern, nicht durch den eines Festkörpers und Wasser. Und eine hohe Luftfeuchtigkeit beeinträchtigte den Betrieb. Trotzdem kann die Technik auch mit Wasser funktionieren, man braucht nur den passenden Festkörper – in diesem Fall bestimmte Kunststoffe – als Partner.
Als Prototyp stellten die Forscher einen isolierten Kunststofftank her, dessen Deckel und Boden eine Kupferfolie als Elektroden enthält. Auf der Deckelinnenseite befindet sich zudem eine Schicht aus Polydimethylsiloxan (PDMS), welche mit einem Nanomuster aus winzigen Pyramiden ausgestattet ist. Der Tank ist mit deionisiertem Wasser gefüllt. Wird der Deckel abgesenkt, kommen die Nanopyramiden auf dem PDMS mit dem Wasser in Kontakt. Dadurch wird das PDMS ionisiert und negativ geladen. Auf der Wasseroberfläche hingegen entsteht eine positiv geladene Schicht. Wird die PDMS-Schicht wieder aus dem Wasser gehoben, bleiben die Ladungen erhalten. Es entsteht eine Spannung zwischen Wasser und PDMS. Die Pyramiden sind wichtig, da davon das Wasser leicht wieder abtropft. Periodisches Heben und Senken erzeugen schliesslich einen Gleichstrom, mit welchem 60 LEDs zum Leuchten gebracht werden konnten. Dieser periodische Kontakt könnte auch durch Wellen zustande kommen. Tests zeigten, dass der Strom-Output mit Meerwasser zwar geringer ist, aber prinzipiell möglich wäre.
Bild: Jon Sullivan [Public domain], via Wikimedia Commons