Thermozelle 2.0: Körper liefert Strom für Wearables
Neues Bauelement fußt auf zwei verschiedenen gelartigen Elektrolyten
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Umwandlung von Körperwärme in elektrische Energie (Foto: Wiley-VCH) |
Wuhan (pte001/29.08.2016/06:00) Forscher der chinesischen Huazhong University of Science and Technology http://www.hust.edu.cn haben eine neue am Körper tragbare Thermozelle entwickelt, die auf zwei verschiedenen gelartigen Elektrolyten basiert. Diese "anziehbare" Stromversorgung könnte Energie für Systeme wie das Smartphone-Display im Ärmel oder Sonden für Körperfunktionen in Sportbekleidung liefern.
Thermogalvanischer Effekt
Die Innovation des Teams um Jun Zhou nutzt einen sogenannten thermogalvanischen Effekt. Werden zwei Elektroden, die sich im Kontakt mit einer Elektrolytlösung - oder einem Elektrolytgel - auf unterschiedlicher Temperatur gehalten, baut sich eine Potenzialdifferenz auf. Die Ionen eines Redoxpaares im Elektrolyten können rasch zwischen zwei verschiedenen Ladungszuständen wechseln, indem sie an den Elektroden Elektronen aufnehmen beziehungsweise abgeben.
Um dies zur Gewinnung von Strom zu nutzen, haben die chinesischen Wissenschaftler zwei Typen von Zellen mit unterschiedlichen Redoxpaaren miteinander kombiniert. Jede Zelle besteht aus zwei winzigen Metallplättchen als Elektroden, dazwischen befindet sich das Elektrolytgel. Die Wahl der Redoxpaare bewirkt, dass bei einer Temperaturdifferenz auf der kalten Seite in Zelltyp 1 ein negatives Potenzial entsteht, in Typ 2 dagegen ein positives.
Erste Tests mit Handschuh
Die Forscher arrangierten eine Vielzahl der beiden Zelltypen zu einem Schachbrettmuster. Je zwei benachbarte Zellen wurden alternierend oben und unten von einem gemeinsamen Metallplättchen bedeckt und somit alle Zellen in Reihe geschaltet. Dieses "Schachbrett" integrierten sie in einen Handschuh. Wird er angezogen, entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen oberen und unteren Metallplättchen. Dadurch wird elektrische Spannung zwischen benachbarten Zellen aufgebaut, die sich aufsummiert - eine nutzbare Power für Akkus und Co.
Bei einer Umgebungstemperatur von 5 Grad Celsius konnten etwa 0,7 Volt Spannung sowie eine Leistung von etwa 0,3 Mikrowatt erreicht werden. Eine Reihe von Optimierungen soll nun die Leistung auch bei geringeren Temperaturdifferenzen verbessern. Details zum Nachlesen wurden im Fachmagazin "Angewandte Chemie" veröffentlicht: http://bit.ly/2blhlD8
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