Folie gewinnt Energie aus Wasserdampf

Folie gewinnt Energie aus Wasserdampf

Gefäss: 
Eine Polymer-Folie, die Energie aus kleinsten Mengen Wasserdampf gewinnt, haben Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology entwickelt. Hinter dieser Entwicklung steckt die Idee, Energie aus Feuchtigkeitsunterschieden zu generieren.

 

Mit Hilfe der Hightechfolie könnten etwa Roboterarme betrieben werden. Zudem eignet sie sich laut den Ingenieuren für die Entwicklung von Stromgeneratoren. Dazu wird das Polymer mit einem piezoelektrischen Material kombiniert, das durch die mechanische Verformung Strom gewinnt und so Mikro- oder Nanosensoren mit Energie versorgt. Denkbar wäre auch, solche Generatoren an Kleidung anzubringen: Verdampfender Schweiss würde bereits reichen, damit sie funktionieren. „Man könnte laufen oder trainieren und dabei Strom erzeugen“, erklärt Liang Guo, vom MIT. Dies ermöglichte beispielsweise medizinische Sensoren am Körper zu betreiben.

Die Idee, die hinter dieser Entwicklung steckt: Energie aus Feuchtigkeitsunterschieden zu gewinnen. Liegt die 20-Mikrometer-Folie auf einer feuchten Oberfläche, nimmt die Unterseite Wasser auf und biegt sich von der Oberfläche weg. An der Luft trocknet sie dann schnell auf und überschlägt sich. Dann beginnt der Prozess wieder von Neuem. „Das braucht nicht viel Wasser, ein klein wenig Feuchtigkeit genügt“, sagt Mingming Ma vom MIT. Doch die Wirkung ist gross: So kann die Folie beispielsweise als eine Art Mini-Traktor Silberdrähte transportieren, die zehn Mal mehr wiegen als sie selbst. Auch wäre denkbar, mit dem Material anstelle von Motoren kleine Roboterarme zu bewegen.

Die hauchdünne Folie liesse sich auch in Verbindung mit einem Piezoelektrikum für einen winzigen Generator verwenden. Ein aktueller Prototyp erzeugt 5,6 Nanowatt, mit denen kleinste, sehr stromsparende Geräte betrieben werden könnten. Dies beträfe etwa Nanoelektronik oder Umweltsensoren, die so unabhängiger von Akkus werden.

In Zukunft wollen die Forscher die Ausbeute des Generators weiter steigern. Zudem  befassen sie sich mit weiteren potenziellen Anwendungsgebieten wie eben im Bereich tragbarer Elektronik oder sogar dem Einsatz in grossem Massstab, um beispielsweise entlang von Flüssen Strom zu erzeugen. (mai/mgt)

Zusammensetzung der Folie

Die neuartige Folie besteht aus zwei Polymeren, von denen eines Polypyrrol ist, das schon in früheren Versuchen als feuchtigkeitsempfindliches Material zur Energiegewinnung zum Einsatz kam. Bei der von den MIT-Ingenieuren entwickelten Folie sorgt es als feste, aber flexible Komponente für Stabilität in einem Materialnetzwerk mit einem gelartigen Polymer, das deutlich anschwillt, wenn es Wasser aufnimmt. Der Vorteil dieses Ansatzes ist dem Forscherteam zufolge, dass das resultierende Material viel intensiver auf Feuchtigkeit reagiert als Polypyrrol allein, mit stärkerer, kräftiger Verformung - und macht somit mehr Energie nutzbar. (mai/mgt)