Energieerzeugung in der Schuhsohle
Eine neuartige chemische Speicherzelle lässt sich direkt mit mechanischen Bewegungen aufladen.
Üblicherweise muss immer erst Strom erzeugt werden, um einen Akku aufzuladen. Forscher am Georgia Institute of Technology haben nun ein Verfahren entwickelt, das beides kombiniert – Energieerzeugung und Aufladeeinrichtung. Ihre Erfindung ist ein mechanisch-chemischen Stromspeicher, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Herzstück dieser neuartigen Batterie ist eine piezoelektrische Spezialmembran, die direkt aus Bewegungen Strom erzeugen und auch speichern kann.
"Beinah alles, was mechanische Aktivität beinhaltet, könnte den Druck für das Laden liefern", erklärt Zhong Lin Wang, Professor in der nanowissenschaftlichen Forschergruppe der Hochschule, der das Projekt leitete. Für ihr Prototyp-Gerät nutzten die Wissenschaftler einen Polyvinylidenfluorid-Film (PVDF) als Membran. Die Kathode der Batterie bestand aus Lithiumkobaltdioxid und die Anode aus Titandioxid-Röhrchen auf einer Titan-Schicht. Dieses Modul setzten sie in eine Schuhsohle. Beim Gehen konnte so mechanischer Druck auf die Membran ausgeübt werden. Dabei verformte sich sich und erzeugte über den piezoelektrischen Effekt ein Spannung, die Lithium-Ionen von der Kathode lösen und durch die Membran zur Anode wandern ließ.
Dort angekommen, reagierten die Lithium-Ionen mit dem Anodenmaterial zu Lithiumtitanoxid. Wie in einem klassisch aufgeladenen Akku konnten die Lithium-Ionen wieder freigesetzt werden und dabei Elektronen in einen Stromkreislauf abgeben. Die Forscher erreichten mit einem rhythmisch ausgeübten Druck bei einer Schreitfrequenz von 2,3 Hertz binnen vier Minuten eine Ladungssteigerung von 327 auf 395 Millivolt. Die Technik könnte verwendet werden, um Sensoren zu betreiben – und eines Tages womöglich zum Laden eines Smartphones.
Mehr zum Thema in Technology Review online:
(bsc)
