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Wasserkraft mit Graphen

Wasserkraft ist eine der ältesten Technologien zur Stromgewinnung. Wasserkraftgeneratoren arbeiten allerdings nur in einem großen Maßstab effizient, der natürliche Wasserläufe unterbricht und lokale Ökosysteme in Mitleidenschaft zieht. Eine Entdeckung im Nano-Bereich könnte das ändern.

In den vergangenen Jahren wurde die Erforschung der Stromerzeugung im Nano-Bereich vorangetrieben. Besonders von Interesse ist dabei die Produktion von Strom durch Ionische Flüssigkeiten. Dabei handelt es sich um Flüssigkeiten mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, die durch ein System gepresst werden. Das dafür notwendige Druckgefälle limitiert aber die Stromerzeugung.

Nun haben Forscher eine neue Methode entdeckt. Werden kleine Tropfen Salzwasser auf Graphen gezogen, entsteht Strom auch ohne Druckgefälle. In ihrer Studie beschreiben die chinesischen Wissenschafter den Vorgang: Wird der Salzwassertropfen mit verschiedenen Geschwindigkeiten über den Kohlenstoff-Streifen gezogen, entsteht eine kleine Spannungsdifferenz. Je schneller der Tropfen gezogen wird, desto höher die resultierende Spannung. Ebenso konnten sie feststellen, dass die Spannung steigt, wenn mehrere Tropfen der selben Größe gleichzeitig zum Einsatz kommen.

Der Mechanismus dahinter: Die elektrische Ladung ist um statische Tropfen herum gleichmäßig. Durch die Bewegung der Tropfen über den Graphenstreifen gerät die Verteilung der Ladung aus der Balance, es entstehen Spannungsunterschiede. Die Forscher fanden heraus, dass die Elektronen am einen Ende des Tropfens desorbiert und am anderen Ende wiederum in die Graphenoberfläche sorbiert werden. Das erklärt die hohe Spannungsdifferenz entlang eines Tropfens.

Diesen Vorgang haben die Forscher in einem größeren Format wiederhergestellt, um zu beweisen, dass damit Strom erzeugt werden kann. Dabei haben sie einen Tropfen Kupferchlorid auf Graphen platziert. Die Oberfläche wurde gekippt, sodass der Tropfen von einem Ende zum anderen fließen konnte. Das Resultat war eine messbare Spannung von ungefähr 30 Volt. Diese Generatoren können also, was herkömmliche Wasserkraftsysteme nicht können: In großen Dimensionen wie auch im Nano-Bereich arbeiten.

Energieleben Redaktion, 03.08.2014
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