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Der Entdeckergeist weht, wo er will. Kaum ein Tag vergeht, da nicht eine neue Energiequelle oder ein neuer Energieträger ausgemacht wird. Jüngste Beispiele: das Eichenblatt und der mechanische «Baum».
Im Wind hin- und herschwingende Bäume erzeugen zweifellos ungenutzte kinetische Energie, weshalb die Idee, mit «mechanischen» Bäumen Strom zu erzeugen, naheliegend scheint. So hat denn Ryan Harne, Professor für Maschinen- und Luftfahrttechnik an der Ohio State, mit seinem Team einen Baum mit nur einem Ast gebaut und dann hochfrequenten Erschütterungen ausgesetzt. Irgendwann begann der Baum gleichmässig bei niedriger Frequenz zu schwingen. Die Ausgangsspannung betrug zwar nur rund zwei Volt, doch als Machbarkeitsnachweis reicht das laut Ryan Harne. Zudem bräuchten kompakte Geräte wie beispielsweise Sensoren, welche die strukturelle Integrität von Gebäuden überwachen, oft keine hohen Spannungen. Die mechanischen Bäume könnten also gerade für Anwendungen auf kleinen Grössenskalen sehr interessant sein.
Eichenblatt wird zur Öko-Batterie
Forscher der University of Maryland haben eine umweltfreundliche Batterie auf Basis eines Eichenblattes entwickelt. Obwohl heutzutage bei den meisten Batterien Lithium verwendet wird, haben sich die Wissenschaftler für das leichter verfügbare und billigere Natrium entschieden. Nach der Karbonisierung wurde das Blatt mit Natrium vollgepumpt. So konnte der Einsatz des Blattes als Negativpol oder Anode einer Batterie demonstriert werden.
Das Blatt ist eine Stunde mit einer Temperatur von 1 000 °C erhitzt worden, um - ähnlich der Herstellung von Holzkohle - das organische Material in möglichst reinen Kohlenstoff umzuwandeln, ohne dabei die Blattstruktur zu zerstören. An der Unterseite blieben die Poren zur Aufnahme von Flüssigkeit erhalten, was für die Absorption des Natriums notwendig ist. Das Produkt ist ein nanostrukturierter Kohlenstoff, der das Natriumion absorbieren konnte. Dieses fungiert als Ladungsträger.
Die natürliche Form eines Blattes wird den Voraussetzungen einer Batterie bereits gerecht. «Eine relativ niedrige Oberfläche, die Schäden vermindert, eine Vielzahl an winzigen Strukturen, die sich nah aneinander befinden, wodurch die Platznutzung maximiert wird und interne Strukturen der richtigen Grösse und Form, um das Natrium aufzunehmen», so Studienautor Fei Shen. Der nächste Schritt bestehe darin, verschiedene Blatttypen zu analysieren, um die ideale Dicke, Struktur und Flexibilität für die Speicherung elektrischer Energie herauszufinden.