Der IE-TENG basiert auf Reibungselektrizität, die auch zu beobachten ist, wenn sich Haare beim Kämmen elektrisch aufladen oder man einen kleinen elektrischen Schlag bekommt. Dabei gehen Elektronen von einem Körper auf den anderen über. Es sammelt sich Ladung an, die sich schlagartig entlädt, sobald ein dritter Körper berührt wird. Im IE-TENG entsteht diese Energie an der Grenzfläche zwischen Siliziumporenwand und dem Wasser. Laut Forschenden habe der Generator einen der höchsten Effizienzwerte bei der Energieumwandlung vergleichbarer Systeme erreicht: Bis zu neun Prozent der mechanischen Energie würde in elektrische umgewandelt. „Die Kombination von nanoporösem Silizium und Wasser ermöglicht eine effiziente, reproduzierbare Energiequelle – ganz ohne Nutzung von exotischen Materialien“, erklärt Dr. Luis Bartolomé von CIC energiGUNE aus Spanien, der ebenfalls an der Studie beteiligt war.
Ein europäisches Forschungsteam, darunter Wissenschaftler:innen der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und des Deutschen Elektronen-Synchrotrons DESY, hat eine neue Methode entwickelt, um mittels Reibung Strom zu erzeugen. Die Voraussetzungen dafür: Wasser, Silizium und Druck. Eine Studie zeigt, dass durch zyklisches, stoßhaftes Eindringen und Austreten von Wasser in nanometergroße Siliziumporen elektrische Energie generiert wird. Der dafür entwickelte ‚Intrusion-Extrusion triboelektrische Nanogenerator‘ (IE-TENG) könnte künftig in Bereichen mit hohem mechanischen Druck, wie in Fahrzeugstoßdämpfern, zum Einsatz kommen.
Wasser als Energieträger
Neue Generation selbstversorgender Technologien
Die Studienautor:innen sehen in wassergetriebenen Materialien „eine neue Generation selbstversorgender Technologien“. IE-TENG könne neue Perspektiven für autonome, wartungsfreie Sensorysteme ohne eigene Batterie oder Stromversorgung eröffnen, etwa in smarten Textilien, bei haptischer Robotik oder in der Wasserdetektion. An der Studie arbeiteten Forschende aus Deutschland, Spanien, Italien, Polen und Lettland mit. Unterstützt wurde sie vom TUHH Exzellenzcluster „Blue Mat – Water-Driven Materials“, das sich auf die Erforschung von nachhaltigen Materialsystemen unter Einfluss von Wasser spezialisiert hat.
ja/mm/sb
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