Hydrogel kühlt Elektronik und gewinnt aus der Abwärme Strom zurück

Hohe Arbeitslasten auf mobilen Geräten führen in der Regel zu einer Kombination aus einem sich schnell leerenden Akku und einer starken Erwärmung. Dem könnte zukünftig ein neues Material kombiniert entgegenwirken, das die Abwärme wieder in Strom umwandelt. Thermoelektrische Materialien gibt es natürlich schon lange in verschiedenen Anwendungen, allerdings waren diese nicht praktikabel einsetzbar, um gleichzeitig elektronische Systeme zu kühlen und Energie zurückzugewinnen. Das nun von einem Forscher-Team entwickelte Hydrogel kann dies aber durchaus. Ihre Erkenntnisse hierzu haben die Wissenschaftler Xuejiao Hu, Kang Liu, Jun Chen und ihre Kollegen jetzt im Journal Nano Letters veröffentlicht.

Die Basis des Materials bildet ein Polyacrylamid, das mit Wasser durchsetzt und mit zusätzlichen Ionen geimpft wurde. Wird das dabei entstandene Gel erwärmt, sorgen zwei der Ionenarten für den Elektronentransfer zwischen zwei Polen. In ersten Experimenten war die Stromgewinnung zwar nicht gerade auf einem hohen Niveau, aber die Kühlleistung überzeugte durchaus schon, sodass es sich auf jeden Fall lohnen sollte, mit der Forschung weiterzumachen.

Keine Dauerlösung

Allerdings kann die Funktionalität nicht beliebig lange aufrechterhalten werden. Denn während der Umwandlung von Wärme in Strom wird Wasser freigesetzt und das Hydrogel trocknet nach und nach aus. Bei Nichtbenutzung holt sich das Material das Wasser, welches für einen stabilen Zustand benötigt wird, aber aus der Luftfeuchtigkeit der Umgebung zurück. Ein dauerhafter Einsatz in einem Datenzentrum ist daher nicht machbar, in einem Notebook oder Smartphone kann aber durchaus eine Kühlung auf dieser Basis entwickelt werden.

Im Experiment haben die Forscher etwa einen klassischen Smartphone-Akku kurzgeschlossen, was zu einer schnellen Entladung mit entsprechender Hitzeentwicklung führte. Hier kühlte das Gel den Akku so weit herunter, dass dieser die gesamte Zeit sicher arbeiten konnte, während der erzeugte Strom zumindest ausgereicht hätte, um ein Temperatur-Kontrollsystem zu betreiben.

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