Strom aus Ruß und Papiertüchern? Chinas neue Energierevolution
Nanoröhre von Wasser durchflossen. Bild: KI
Neue Stromzelle aus China. Sie wandelt Umgebungswärme in Elektrizität – auch ohne Sonnenlicht. Die Hauptbestandteile sind erstaunlich simpel.
Chinesische Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, in einem versiegelten Behälter kontinuierlich Elektrizität aus Wasser zu erzeugen, indem sie Wärme aus der Umgebung nutzen, um mittels spezieller Kapillareffekte Strom zu erzeugen.
Die Forscher nennen dies eine hydrovoltaische Stromerzeugung, weil die Energie aus der Interaktion von Wasser mit verschiedenen Oberflächen gewonnen wird. Damit haben sie eine weitere Quelle regenerierbarer Energie erschlossen, die helfen kann, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.
Die Zelle wurde mit einer internen Stromerzeugungseinheit "aus Ruß und Papiertüchern" gebaut, wie die South China Morning Post schreibt.
"Aus Ruß und Papiertüchern"
Mittels Umgebungswärme wird in der Zelle Wasser durch die Kapillaren verdampft und in Form von Elektrizität abgegeben. Die Forscher nutzen dazu einen Zirkulations-Hydrovoltaik-Effekt, der die Energieernte innerhalb ihrer Zelle ermöglicht. In der Schweiz wird an einem ähnlichen System geforscht. Hier wird allerdings Meerwasser eingesetzt.
Wenn man Wasser in einem Nanokanal einschließt, bleiben darin nur Ionen mit einer Polarität übrig, die der Oberflächenladung entgegengesetzt sind. Sobald das Wasser durch die Kanäle diffundiert, um zu verdunsten, entstehen Strom und Spannung.
Temperaturschwankungen sind bei der Energiegewinnung oft nachteilig. Hier ermöglichen sie es aber, mit einem geschlossenen Kreislauf innerhalb einer Zelle stabil Energie zu erzeugen. Denn wenn die Außentemperatur wieder sinkt, kondensiert das Wasser in der Zelle zurück und kann bei Wiedererwärmung erneut durch die Nanoröhrchen diffundieren.
Wasser in Nanoröhrchen liefert Strom
Auf einer Quarzplatte wird eine Elektrode platziert und darüber eine PEI/CB-Kunststoffschicht gebreitet, (Polyetherimide/carbon black) über der die zweite Elektrode angelegt wird. Denn die Spannung entsteht bei der Diffusion durch die Plastikschicht. Polyetherimid ist ein thermoplastisches Hochleistungspolymer, das mit Kohlenstoffpartikeln (dem "Ruß") dotiert wird, um Wasser durchzuleiten.
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Eingesammelt wird das Wasser oberhalb der PEI/CB-Schicht in einer Gewebeschicht, den "Papiertüchern". Von dort aus kann es später wieder zur Quarzplatte zurücksickern. Im Gegensatz zu fotovoltaischen Zellen, die Sonnenlicht benötigen, funktioniert diese hydrovoltaische Zelle lichtunabhängig und ist gegen Wind und Feuchtigkeit beständig.
Deshalb ist die Technologie für den Einsatz unter rauen Bedingungen prädestiniert. Die Technologie könnte in extremen Umgebungen wie Wüsten und im Dunkeln eingesetzt werden. Auch der Einsatz in feuchten tropischen Regenwäldern ist denkbar, wo nur ein Prozent des Sonnenlichts den Waldboden erreicht. Nützlich könnten die Zellen auch in unterirdischen Baustellen sein.
Die Forscher glauben, dass die breite Anwendbarkeit, der stabile Output, die Verschleißarmut der Zelle und die nachhaltige Wasserzirkulation effizient für diverse Szenarien machen. Außerdem könnte das Wasserkreislaufsystem sowie die damit verbundenen Energieumwandlungsprozesse zur Entwicklung weiterer neuartiger Geräte beitragen.