Jogger produzieren nebenbei Strom fürs Handy

Elektrode des triboelektrischen Nanogenerators (Foto: University of Surrey)

Guildford (pte005/26.08.2024/06:10) - Wer künftig morgens joggt und das neue Gerät dabei hat, das Forscher des Advanced Technology Institute (ATI) ( https://www.surrey.ac.uk/advanced-technology-institute ) an der University of Surrey ( https://www.surrey.ac.uk/ ) entwickelt haben, sammelt in einer halben Stunde so viel Strom, dass er seine tragbaren elektronischen Geräte den ganzen Tag lang betreiben kann. Voraussetzung: Das Gadget wird irgendwann in Serie gebaut. Es handelt sich um einen Nanogenerator, der Bewegungen, etwa beim Laufen, in elektrische Energie umsetzt. Die Forschungsergebnisse ( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285524008620?via%3Dihub ) sind kürzlich im Fachjournal "Nano Energy" erschienen.

Hundertfach effektiver

Solche Geräte sind nicht neu. Allerdings konnte keines bislang 100 Mal mehr Strom erzeugen als bisherige Systeme. Herkömmliche Nanogeneratoren haben typischerweise eine Leistung von zehn Milliwatt. Die Innovation schafft locker 1000 Milliwatt. Das gelingt durch Parallelschaltung von 34 Generatoren, die jedoch so klein sind, dass der Komfort beim Laufen nicht beeinträchtigt wird. Triboelektrische Generatoren dieser Art bestehen aus zwei unterschiedlichen Materialien, die durch Bewegung aufeinandergepresst und wieder gelöst werden. Beim Lösen werden Elektronen frei, die als Strom genutzt und direkt verbraucht oder gespeichert werden können.

"Das wirklich Spannende ist, dass unser kleines Gerät mit hoher Energiegewinnungsdichte eines Tages mit der Leistung von Solarzellen konkurrieren und für alles Mögliche eingesetzt werden könnte, von Sensoren im Internet der Dinge bis hin zu intelligenten Heimsystemen, die ohne einen Batteriewechsel auskommen", so Hauptautor Delowar Hussain. Attraktiv ist der Generator auch für medizinische Anwendungen, etwa zur Versorgung von Implantaten wie Herzschrittmachern. In diesem Fall könnten Bewegungen des Herzens oder der Aorta in Strom umgewandelt werden.

50 Mrd. Geräte brauchen Strom

"Es wird prognostiziert, dass wir in einigen Jahren über 50 Mrd. Geräte im Internet der Dinge (IoT) haben werden, die mit Energie versorgt werden müssen", blickt Co-Autor Ravi Silva in die Zukunft. Viele davon könnten ihren Strom aus triboelektrischen Generatoren beziehen, die Bewegungen aller Art ausnutzen, von Vibrationen einer Brücke durch darüberrollende Fahrzeuge über Maschinen und Meereswellen bis hin zur Öffnung von Türen. Er ist sich sicher, dass künftig lokale grüne Energielösungen mehr denn je gefragt sein werden und die ATI-Forschung einen Beitrag dazu leisten kann.

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