Flatternde Flaggen, um Energie zu ernten, sehen für Forscher vielversprechend aus

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Kredit: Naturkommunikation 5, Artikelnummer: 4929 doi:10.1038/ncomms5929

“Flattergetriebene Triboelektrifizierung zur Gewinnung von Windenergie”, veröffentlicht diese Woche in Naturkommunikation, ist eine bemerkenswerte Studie für diejenigen, die daran interessiert sind, was Forscher als Quellen für saubere und nachhaltige Energie erforschen. Die Autoren haben verschiedene Verbindungen zum Samsung Institute of Technology (SAIT), der Seoul National University, dem Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Samsung Electronics, der Chonnam National University und dem Georgia Institute of Technology. Ihr Generator verwendet eine Kontaktelektrisierung, die durch das selbsterhaltende Schwingen von Flaggen verursacht wird. Die Autoren sagten, dass “die flattergetriebene triboelektrische Erzeugung eine vielversprechende Technologie ist, um elektrische Geräte im Freien auf nachhaltige Weise anzutreiben.” Übersetzung: Kraft wird aus der flatternden Bewegung einer fahnenartigen Struktur gewonnen. Chris Pash von Business Insider Australia sagte: “Der flatterbetriebene triboelektrische Generator basiert auf dem Prinzip der Ladungsübertragung, wenn zwei Materialien aneinander gerieben werden, ähnlich wie wenn ein Ballon an Kleidung gerieben wird und dann an einer Wand klebt.”

Nick Stockton in Wired beschrieb den Generator als Aufbau einer Ladung “mit einer Mechanik, die dem Reiben eines Ballons am Kopf Ihres Neffen ähnelt”. Er erklärte den Vorgang: „Wenn eine Brise auf den kleinen Apparat trifft, bewegt sich die mit Elektroden beschichtete Fahne und streift eine leitende Gegenplatte. Durch diese Reibung wird auf der Polymeroberfläche der Gegenplatte eine statische Ladung aufgebaut, der sogenannte triboelektrische Effekt . Ein kleiner Kondensator sammelt die Ladung.”

Das verwendete Material sei ein mit Gold beschichtetes synthetisches Textil, ein hocheffizienter Leiter, fügte Stockton hinzu. Jede Gegenplatte, sagte er, lege ein weiteres Stück des goldbeschichteten Gewebes zwischen eine Fußleiste und ein Polymer namens PTFE. “Wenn die Goldfahne dagegen schlägt, baut sich eine schöne statische Ladung auf, die das Gold in der Sockelleiste dann in den Kondensator leitet.” Über 12 Millionen Flattern später begann eine Testfahne zu zerfetzen, zeigte aber nur einen winzigen Rückgang der Leistungsabgabe, sagte Stockton.

Wie wäre es mit dem Einfangen ansonsten verschwendeter mechanischer Energie aus Quellen wie Gehen, Wind, Vibrationen oder Meereswellen? Zhong Lin Wang von Georgia Tech hielt im Dezember letzten Jahres in einem Video eine interessante Präsentation über die Energie um uns herum. Forscher des Georgia Tech entwickeln eine Familie von Stromgeneratoren, die den triboelektrischen Effekt nutzen, um kleine Mengen Strom für tragbare Geräte und Sensoren zu erzeugen.

Professor Wang sagte in dem Video: “Wir suchen nach neuer Energie, aber Energie umgibt uns, überall und die ganze Zeit.” In Bezug auf eine Illustration einer Ober- und Unterseite einer schuhkartonähnlichen Struktur sagte er: “Was Sie hier sehen, sind A-Materialien und B-Materialien.” Wenn sie physisch in Kontakt kommen, gibt es einen Ladungstransfer, sagte er. Wenn sie durch eine Lücke getrennt sind, wird eine Spannung erzeugt. In einem zweiten Modus, wenn ein Teil gegen das andere rutscht, entsteht auch eine Ladung. Ein Modus ist Körperkontakt und der andere das Gleiten. Er sagte: “Dies ist der zweiphasige Modus, den wir verwenden.” Der triboelektrische Effekt wird verwendet, um “überraschende Mengen an elektrischer Leistung durch Reiben oder Berühren zweier verschiedener Materialien zu erzeugen”, heißt es in einem Bericht des Georgia Tech News Center. „Dass durch Triboelektrifizierung eine elektrische Ladung erzeugt werden kann, ist bekannt“, erklärt Wang. „Was wir eingeführt haben, ist eine Lückentrenntechnik, die einen Spannungsabfall erzeugt, der zu einem Stromfluss in der externen Last führt, wodurch die Ladung genutzt werden kann. Dieser Generator kann zufällige mechanische Energie aus unserer Umgebung in elektrische Energie umwandeln.“

Energiegewinnung aus einem drehbaren, flatterbetriebenen triboelektrischen Generator im Freien. Kredit: Naturkommunikation 5, Artikelnummer: 4929 doi:10.1038/ncomms5929

Jede Flagge erzeugt eine kleine Menge Strom; Die Autoren schlagen vor, dass der Bau von Arrays von Flag-Generatoren erforderlich sein könnte, um erhebliche Strommengen zu erzeugen, sagte Stockton.

Gewinnung von Energie aus einem gestapelten, flattergetriebenen triboelektrischen Generator-Packaging-Modul auf der Autobahn. Kredit: Naturkommunikation 5, Artikelnummer: 4929 doi:10.1038/ncomms5929

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