Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanogenerator lädt Akku mit Umgebungsenergie

23.11.2012
Temperaturschwankungen liefern geringe Mengen Strom

Ein PENG ist ein Pyroelektrischer Nanogenerator, der Strom aus zeitlichen Temperaturänderungen gewinnen kann. Wissenschaftler vom Georgia Institute of Technology haben mit einem solchen Gerät, das nur halb so groß ist wie eine Briefmarke, erstmals genug Strom erzeugt, um Elektronik-Komponenten mit ausreichend Energie zu versorgen.


PENG: gewinnt Energie aus Umgebung (Foto: American Chemical Society)

Schon die Temperaturunterschiede, die durch einen Luftzug, Sonneneinstrahlung oder die Abwärme von Geräten verursacht werden, reichen aus, um Strom zu gewinnen. Allerdings reicht die Energie derzeit noch nicht für einen Praxis-Einsatz aus, wie phys.org berichtet.

Neues Konzept

"Mehr als die Hälfte der 2010 in den USA erzeugten Energie ging als Wärme ungenutzt verloren", sagt PENG-Forscher Zhong Lin Wang. Dass Wärme eine praktisch unbegrenzte Energiequelle ist, ist bereits länger bekannt. Die Nutzung ist allerdings schwierig. Bestehende Konzepte basieren zumeist auf der Nutzung örtlicher Temperaturunterschiede an den zwei Enden eines entsprechenden Generators. Der pyroelektrische Effekt erlaubt die Erzeugung von Strom aus zeitlichen Temperaturänderungen, ist bisher aber kaum erforscht. Bisherige Generatoren auf dieser Grundlage haben lediglich Spannungen unter 0,1 Volt geliefert.

Der neue PENG besteht aus einer 175 Mikrometer dicken Folie aus Blei-Zirkonat-Titanat. Ein Stück mit den Maßen 21 x 12 Millimeter liefert bei einer Temperaturänderung um 45 Kelvin mit einer Geschwindigkeit von 0,2 Kelvin pro Sekunde bis zu 22 Volt Spannung bei 430 Nanoampere. Die Stromdichte beträgt 171 Nanoampere pro Quadratzentimeter.

Das reicht aus, um ein kleines LCD mit Energie zu versorgen, wie die Forscher bewiesen haben. Auch zum Laden eines Lithium-Ionen-Akkus kann der erzeugte Storm genutzt werden, allerdings muss der Output hier für einen sinnvollen Einsatz noch erhöht werden. Das lässt sich aber mit einer größeren oder dickeren Variante des PENG erreichen.

Blei-Zirkonat-Titanate sind eine Klasse kristalliner, piezoelektrischer Materialien. Der pyroelektrische Effekt, bei dem eine Schwankung der Temperatur in einem Material eine Änderung der Polarisation auslöst, tritt nur in wenigen bekannten Werkstoffen auf, die allerdings alle piezoelektrische Eigenschaften aufweisen.

Potenzial für Sensoren

Mit der Technologie kann in der gewohnten Lebensumgebung von Menschen Strom aus der Umgebung erzeugt werden. Durch Licht, wandernde Schatten, Luftzüge oder tages- und jahreszeitbedingte Temperaturschwankungen kann ein PENG sowohl in Gebäuden als auch draußen Strom erzeugen. Ein mögliches Einsatzgebiet ist die Versorgung drahtloser Sensoren mit Energie. Mithilfe eines PENG könnten kleine Messgeräte sich selbständig mit Strom versorgen. Für den Betrieb größerer Geräte reicht die PENG-Energie in absehbarer Zeit nicht aus. Die Erfinder haben ihre Arbeit kürzlich in der Fachzeitschrift "Nano Letters" publiziert.

Markus Keßler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.gatech.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle
17.08.2017 | Universität Potsdam

nachricht Lasersensoren LAH-G1 – Optische Abstandssensoren mit Messwertanzeige
15.08.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik