Kugelkraftwerk als mobiler Energieversorger

Wer einige Tage in der freien Natur fernab von Ortschaften mit elektrischer Stromversorgung unterwegs ist und dennoch nicht auf sein Smart Phone, das Tablet oder die Taschenlampe verzichten will, ist bislang auf das Tragen schwerer Ersatzakkus angewiesen. Die Entwicklung eines Kugelkraftwerks am Georgia Institute of Technology in Atlanta könnte nun Abhilfe schaffen. Es nutzt dabei die Schritte von Wanderern oder leichte Wellenbewegungen im Wasser aus, um elektrostatische Ladungen in elektrische Energie zu überführen.

Zylindern mit PA- und PTFE-Beschichtungen

Dazu hat ein US-Forscherteam zwei Varianten eines triboelektrischen Kugelgenerators aufgebaut und in Versuchsreihen erfolgreich getestet. Im Kern bestehen diese aus zwei Kunststofffolien, eine aus einem Polyamid, die andere aus Polytetrafluoroethylen. Wird der Generator in Bewegung versetzt, kommt es zur Berührung der dünnen Materialschichten und es entstehen elektrostatische Ladungen. Bewegen sich die Folien voneinander weg, löst sich der Kontakt und die Ladungen können über dünne Kupferelektroden abfließen und eine Spannung von bis zu 50 Volt bei etwa vier Mikroampere verursachen.

Zur Ausnutzung von Wellenbewegungen haben die Wissenschaftler eine kleinere Kugel mit einer Polyamidbeschichtung versehen und in eine größere Kugel mit Innenwände aus PTFE eingebracht. Das Abrollen der beiden Kugeln erzeugte ausreichende Energie für den Betrieb von zehn grünen Leuchtdioden. Der andere Generator bestand aus zwei Zylindern mit entsprechenden PA- und PTFE-Beschichtungen. Hier wurden durch Bewegung der Zylinder in trockener Umgebung elektrische Spannungen von bis zu 260 Volt bei ungefährlichen 50 Mikroampere gemessen. Damit konnten 60 Leichtdioden betrieben bzw. ein konventioneller Lithium-Dioden Akku aufgeladen werden.

Die ersten Prototypen haben die Wissenschaftler um Zhong Lin Wang in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“ vorgestellt. Bleiben diese über einen längeren Zeitraum stabil, versprechen sich die Entwickler, erste Outdoor-Produkte für Expeditionen entwickeln zu können.

Vollständiger Forschungsbericht: www.wissenschaft-aktuell.de

Kontakt zu Prof. Zhong Lin Wang: www.nanoscience.gatech.edu