Triboelektrischer Generator auf Graphen-Basis

Michael Stanford präsentiert eine stromerzeugende Sandalette.

Bild: Jeff Fitlow

Forscher der Rice University haben einen triboelektrischen Generator entwickelt, der - zum Beispiel in Schuhen verbaut - mechanische Energie in elektrische umwandelt und so Geräte mit Strom versorgt. Eine Hauptrolle dabei spielt Graphen. Der Chemiker James Tour hat das Material mit Laser-Hilfe hergestellt und es "Laser Induced Graphene" (LIG) genannt. Kommt es in Berührung mit der Oberfläche anderer Materialien, fließen Elektronen, es entsteht nutzbarer Strom.

Bei jedem Schritt Strom

Tour vergleicht den LIG-Effekt mit einem bekannten Phänomen. Wird ein Luftballon gerieben, lädt sich dieser auf und bleibt an Haaren oder einer Decke "kleben". Die statische Elektrizität, die beim Reiben entsteht, kann nicht abfließen, sodass der Ballon haften bleibt. "Damit haben wir einen Weg gefunden, kleine elektronische Geräte mit Strom zu versorgen", so Tour. Der Generator könnte beispielsweise in Laufschuhe eingebaut werden, sodass bei jedem Schritt Strom erzeugt wird.

LIG entsteht, wenn die Oberfläche von Kunststoff mit einem Laserstrahl erhitzt wird. Bei entsprechender Prozessführung verwandelt sich der Kohlenstoff in Graphen, der auf dem Kunststoff verbleibt. Es funktioniert auch mit anderen Werkstoffen, die Kohlenstoff enthalten, etwa mit Kork, Papier und Pflanzen. Das so hergestellte LIG wird mit Polyurethan besprüht, das einen Film bildet. LIG bildet die negative Elektrode, das Polyurethan die positive. Der Strom fließt vom LIG über einen Verbraucher, einen Kondensator etwa oder eine Leuchtdiode, in das Polyurethan.

Bis zu 3.500 Volt möglich

Die Spannungen, die erreicht werden, sind beträchtlich. 1.000 Volt sind ein gängiger Wert. Die Kombination aus LIG/Polyurethan und Aluminium kommt sogar auf 3.500 Volt, was allerdings ungefährlich ist, denn die Leistung ist mit wenigen Milliwatt sehr gering, reicht aber für eine Nutzung in kleinen elektronischen Geräten. "Ein Generator in einem Flip-Flop speicherte 0,22 Millijoule in einem Kondensator nach einer Strecke von einem Kilometer", sagt Michael Stanford, der bei Tour promoviert hat und zum Team gehört.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens