Stromquelle Salzeis? Forscher entdecken verblüffend starken Effekt

Eis gilt im Alltag meist als lästig. Es blockiert Straßen, macht Wege rutschig oder die Autotür zum echten Hindernis. Doch eine neue Studie zeigt: Unter bestimmten Bedingungen könnte gefrorenes Wasser selbst zu einer Energiequelle werden.

Flexoelektrisches Eis kann mehr als gedacht

Das Team um Xin Wen von der Xi'an Jiatong Universität in China entdeckte, dass Eis flexoelektrisch ist - es kann also Strom erzeugen, wenn es gebogen wird. Ähnliche Effekte waren von Gletschern und Eisschollen bekannt, doch erstmals gelang es, die elektrische Ausbeute so stark zu steigern, dass ein technischer Einsatz in Sichtweite rückt.

Die Forscher gingen dabei ungewöhnlich vor: Sie froren Wasser mit unterschiedlichen Mengen gewöhnlichen Kochsalzes ein. Aus den Proben formten sie Kegel, Balken und Platten, die anschließend in einem Drei-Punkt-Biegeversuch belastet wurden.

Die hohe Flexoelektrizität von Salzeis bringt die Vision einer Nutzung von Eiskraft ein Stück näher

Das Ergebnis war überraschend: Gesalzenes Eis erzeugte beim Biegen bis zu 1.000-mal stärkere Ladungen als reines Eis. Grundlage dafür sind winzige Kanäle im Kristall, die durch das Salz entstehen und beim Verformen Flüssigkeit hindurchpressen. Diese bewegte Salzlösung transportiert elektrische Ladungen - ein Effekt, den die Wissenschaftler mithilfe von Mikroskopie und Raman-Spektroskopie sichtbar machten.

Effekt mit großem Potenzial

Mit rund zehn Prozent Eisfläche auf der Erde eröffnet sich hier ein bislang ungenutztes Reservoir. In Nature Materials schreiben die Forscher: "Die hohe Flexoelektrizität von Salzeis bringt die Vision einer Nutzung von Eiskraft ein Stück näher" - nicht nur für Polarregionen auf der Erde, sondern vielleicht auch für ferne Monde wie Europa oder Enceladus. Die Forscher geben an, dass die erreichten Werte von bis zu 4.000 pC N⁻¹ mit Spitzenmaterialien vergleichbar sind. Zudem sei der Mechanismus nicht auf Eis beschränkt: Auch andere poröse Festkörper mit Flüssigkeitseinschlüssen könnten sich künftig für ähnliche Energiekonzepte eignen.

Doch der Weg zur Anwendung ist noch weit. Salzeis ermüdet mechanisch, nach wiederholtem Biegen sinkt die Leistung um bis zu 80 Prozent. Zudem wird ein erheblicher Teil der erzeugten Energie als Wärme wieder verloren. Im Vergleich zu etablierten piezoelektrischen Materialien ist der Ertrag noch gering. Trotzdem zeigt die Arbeit, wie präzise Experimente völlig neue Perspektiven eröffnen - Systeme, die lange unscheinbar wirkten, können mit moderner Messtechnik in einem neuen Licht erscheinen.


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