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pte20211022003 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Meereswellen treiben Tribo-Generator an

Batterien für Sensoren, die das "maritime Internet der Dinge" ermöglichen, werden überflüssig


Triboelektrischer Generator früherer Generation (Foto: Rob Felt, gatech.edu)
Triboelektrischer Generator früherer Generation (Foto: Rob Felt, gatech.edu)

Atlanta/Dalian/Peking (pte003/22.10.2021/06:10) - Forscher des Georgia Institute of Technology http://gatech.edu , der Dalian Maritime University http://iec.dlmu.edu.cn und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften http://english.cas.cn haben einen neuen triboelektrischen Generator (TENG) entwickelt, der von Meereswellen angetrieben wird. Vorbild waren Algen, die sanft in der Dünung schaukeln. Der erzeugte Strom soll Sensoren, die in großer Zahl auf und in den Meeren schwimmen, versorgen. Details wurden in "ACS Nano" vorgestellt.

Polymerstreifen als Antrieb

Um die triboelektrischen Oberflächen herzustellen, haben die Forscher zwei jeweils 3,8 Mal 7,6 Zentimeter große Streifen aus zwei verschiedenen Polymeren mit einer triboelekrisch aktiven dünnen Schicht versehen. Diese Materialien können Bewegungen direkt in elektrische Energie umwandeln. Dazwischen klemmten sie einen kleinen Schwamm ein, sodass ein schmaler Luftspalt entstand.

In bewegtem Wasser wedeln die Streifen wie Algen, die auf dem Meeresgrund wachsen. Zunächst haben die Forscher den Generator an der Wasseroberfläche getestet. Hier erzeugte er zuverlässig Strom. Dann erhöhten die Forscher den Druck auf einen Wert, wie er in knapp zehn Metern Wassertiefe herrscht. In dieser Umgebung schrumpfte der Luftspalt, was die Funktion aber nicht beeinträchtigte, obwohl die Wellenbewegungen in dieser Tiefe gering sind. Die produzierte Energie von mehreren algenartigen TENGs reicht für die Versorgung eines Thermometers, 30 Leuchtdioden oder eines blinkenden Miniatur-Leuchtturms.

Wertvolle maritime Daten

In vielen Küstengebieten sammeln Sensoren-Netzwerke Infos über Strömungen, Wellenbewegungen und die Trübung des Wassers, um Schiffen bei der Navigation und bei der Überwachung der Wasserqualität zu helfen. Dieses "maritime Internet der Dinge" wird meist von Batterien mit Energie versorgt, die von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden müssen, was zeitaufwendig und teuer ist.

Wind- und Solarenergie könnten genutzt werden, sind aber nicht für Unterwasseranwendungen geeignet. Um die kontinuierliche Bewegung des Ozeans als erneuerbare Energiequelle zu nutzen, haben die Fachleute zunächst schwimmende Geräte entwickelt, die Wellenenergie mit rotierenden Magneten in Elektrizität umwandeln. Aber diese Geräte waren ineffizient mit weniger häufigen Wellen, wie sie unter Wasser gefunden wurden. Dann verfielen sie auf das TENG-Prinzip.



(Ende)
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