Neue, Idee für die Energiewende: Wissenschaftler der City University Hongkong entwickelten einen Tropfengenerator. Er nutzt die Energie fallender Wasserperlen und erzeugt damit Strom. Eine einzige, die aus 15 Zentimeter Höhe tropft, kann 100 kleine LEDs leuchten lassen.

Das Wissenschaftsportal Scinexx berichtet über die Forscher, der Chef Zuankai Wang einen schon länger bekannten Tropfengenerator verfeierte. Sein Team nutzt den so genannnten triboelktrischen Effekt. Dabei verursacht schon der Kontakt bestimmter Materialien mit Wasser eine elektrostatische Aufladung.

Tausendfach effizienter als bisher bekannte Strom-Generatoren

Entscheidend ist, worauf die Tropfen fallen. Wang und sein Team entwickleten ein Gerät, das aus einer Schicht des Halbleiters Indiumzinnoxid (ITO) besteht, auf das sie das Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE) – Teflon – aufgetrugen. „Dieses elektrisch isolierende Material ist ein sogenannter Elektret, das elektrische Ladungen speichern oder beispielsweise durch Reibung ansammeln kann“, erklärt das Wissensportal: „Ein kleines Aluminiumstück verbindet beide Schichten und dient als Elektrode.“

Fällt darauf dann ein Tropfen, breitet sich das Wasser auf der abweisenden Teflon-Oberfläche aus und erzeugt dort durch elektrochemische Wechselwirkungen eine elektrische Aufladung. So beschreibt Scinexx das Wirkprinzip. Im Gegensatz zu bisherigen Tropfen-Generatoren geht diese elektrische Energie aber nicht nach jedem Tropfen wieder verloren, sondern akkumuliert sich.

Das sich auf der Oberfläche ausbreitende Wasser bilde, schreiben die Forscher ihren Generator, eine Brücke zwischen der Aluminiumelektrode und der ITO- und Teflonschicht. Dadurch entstehe ein Stromkreis, durch den die Ladung abfließen könne. „Mit steigender Zahl der auftreffenden Wassertropfen nimmt die Ladung der Oberfläche zu“, zitiert das Portal Zuankai Wang. „Nach rund 16.000 Tropfen erreicht die Oberflächenladung einen stabilen Wert von rund 50 Nanocoulomb.“

Der Effekt erstaunte die Wissenschaftler. Die Kombination dieser Materialien macht den Tropfengenerator tausendfach effizienter als bisherige Ansätze.

Zudem biete der neue Ansatz auch neue Möglichkeiten für eine Energiewende: „Die kinetische Energie des fallenden Wassers stammt aus der Schwerkraft und kann daher als frei verfügbar und erneuerbar angesehen werden“, sagt Wang. „Sie sollte daher besser genutzt werden. Strom aus Wassertropfen statt aus Erdöl oder Atomkraft könnte die nachhaltige Entwicklung der Welt voranbringen.“

pit