Pomelo-Schalen werden zu Nanogeneratoren
US-Wissenschaftler ermöglichen umweltneutrale Stromversorgung für Wearables und IoT
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Pomelo: Schalen können Strom erzeugen (Foto: ACES, illinois.edu) |
Urbana-Champaign (pte004/30.04.2025/06:15)
Aus der weißen schwammartigen Unterhaut der Pomelo bauen Forscher der University of Illinois Urbana-Champaign einen triboelektrischen Nanogenerator (TENG). Derartige Generatoren erzeugen Strom durch Reibung. Sie werden beispielsweise genutzt, um Sensoren im Rahmen des Internets der Dinge (IoT) mit Strom zu versorgen. Sie können auch Batterien in tragbaren elektronischen Geräten zur Kommunikation und zur Gesundheitsüberwachung ersetzen.
Haare stehen zu Berge
TENG basieren darauf, dass unterschiedliche Materialien, die aneinandergerieben werden, statische Elektrizität erzeugen, sowie es beim Reiben eines Luftballons an Haaren geschieht. Um diese Ladung zu nutzen, wird sie über Elektroden abgeleitet, sodass sie sich als elektrischer Strom nutzen lässt.
Pomelo-Schalen werden normalerweise als Abfall entsorgt. Doch Forscher Yi-Cheng Wang hat eine bessere Verwendung gefunden, jedenfalls für die Innenschale, die den Hauptteil des vermeintlichen Abfalls ausmacht. Zerteilt in Stücke, wird sie gefriergetrocknet. Dabei bleibt die poröse Struktur erhalten.
Als Partner hat das Team eine Polyimid-Folie gewählt. Durch eine äußere Kraft, etwa die Vibration einer Maschine oder natürliche Bewegungen von Menschen, werden die beiden Materialien miteinander in Kontakt gebracht, sodass sie aneinander reiben. So werden Ladungen getrennt, was beim Luftballon die Folge hat, dass die Haare zu Berge stehen, wenn er entfernt wird.
Stupser lässt 20 LEDs aufleuchten
Eine solche Reaktion war natürlich nicht das Ziel von Wang. Stattdessen befestigte er auf beiden Materialien Kontakte aus Kupferfolie, über die die Ladungen abfließen konnten und testweise 20 Leuchtdioden erglühen ließen, als der Generator mit einem Finger angestupst wurde.
Die Entwickler zeigten auch, dass ein Taschenrechner und eine Sportuhr ausschließlich mit diesem Strom, der aus mechanischen Kräften resultiert, betrieben werden können, wenn das Gerät mit einem Stromspeicher ausgestattet ist, der die erzeugte Energie puffert.
"Mit dieser Technik können wir einen Beitrag zur Abfallvermeidung leisten", meint Wang. Tatsächlich benötigen, wenn das IoT ausgebaut wird, Bio. von Sensoren und Kleingeräten eine möglichst umweltneutrale Stromversorgung, die TENG sicherstellen können.
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