Sauberer Strom aus Umgebungswärme? Einen ersten Schritt zur Entwicklung selbstladender Akkus haben nun Forscher:innen aus den USA gesetzt. Energie mit Graphen aus Umgebungswärme zu gewinnen, war lange Zeit unvorstellbar. Nun ist es eventuell gelungen!

Eine Energiequelle, die nie versiegt und dazu auch noch nachhaltig ist? Schwer vorstellbar, dass so etwas funktionieren kann. Forscher in den USA entwickelten nun eine Methode, die den Grundsätzen der Physik widerspricht. Mit Hilfe der Bewegung von Kohlenstoffatomen in Graphen konnten sie Umgebungswärme in Strom umwandeln. Dies könnte ein erster Schritt zur Entwicklung eines selbstladenden Akkus sein.

Energie mit Graphen aus der Umgebungswärme zu gewinnen, war lange Zeit unvorstellbar. Schließlich gilt die Behauptung des Physikers Richard Feynman, dass die thermische Bewegung von Atomen, die so genannte Brownsche Molekularbewegung, keine Arbeit verrichten kann. Viele glaubten, dass durch das Hinzufügen einer einzelnen Diode zu einem Schaltkreis, Energie aus der Brownschen Molekularbewegung gewinnen zu können. Diese Idee widerlegte allerdings der Physiker Léon Brillouin in den 1950er-Jahren.

Nun scheint ein Team von Physikern der University of Arkansas einen Schaltkreis entwickelt zu haben, der beide Probleme der Physik zu lösen scheint. Sie bauten einen Stromkreis mit zwei Dioden zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom. Da die Dioden einander entgegengesetzt sind und den Strom in beide Richtungen fließen lassen, bieten sie getrennte Wege durch den Stromkreis. So entsteht ein pulsierender Gleichstrom, der an Graphen als Lastwiderstand elektrische Arbeit verrichtet. Zudem entdeckten sie, dass ihre Konstruktion die abgegebene Leistung erhöhte und nicht, wie von Feynman ausgehend angenommen, verringert. Die Ergebnisse mit dem Titel „Fluctuation-induced current from freestanding graphene“ sind in der Zeitschrift Physical Review E veröffentlicht.

Das bedeutet, dass der Schaltkreis in der Lage ist, die thermische Bewegung der Kohlenstoffatome im Graphen zu erfassen und in elektrischen Strom umzuwandeln. Ein solcher Schaltkreis könnte in einen Chip integriert werden, um saubere, grenzenlose Niederspannungsenergie für kleine Geräte oder Sensoren bereitzustellen. Wenn Millionen dieser winzigen Schaltkreise auf Chips mit einem Millimeter Kantenlänge untergebracht werden können, wären sie ein möglicher Batterieersatz für mobile Technologien. Der Strom könnte auch klassische Batterien speisen. Mögliche Einsatzbereiche wären Geräte ohne große Stromaufnahme, etwa Herzschrittmacher oder andere Implantate.


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Bild: University of Arkansas