Nanogeneratoren: Stromgewinnung per Herzschlag

Forscher des Georgia Institute of Technology haben die ersten kommerziell einsetzbaren Nanogeneratoren präsentiert. Diese könnten zukünftig mobile Geräte mit Strom versorgen, der aus Körperbewegungen der Nutzer gewonnen wird. Vor sechs Jahren konnte man bereits die ersten Prototypen vorstellen. Bei diesen ging es aber in erster Linie um das grundlegende Funktionsprinzip und ihre Leistung war noch relativ gering. In der Zwischenzeit konnte sie um ein Vieltausendfaches und die erzeugte Spannung um das 150-fache gesteigert werden.

"Unsere Nanogeneratoren werden das Leben in der Zukunft verändern. Ihr Potenzial ist eigentlich nur durch unsere Vorstellungskraft beschränkt", sagte Zhong Lin Wang, der das Forschungsteam leitete, auf einer Konferenz der American Chemical Society. Die Mikrokraftwerke sind nun in der Lage, handelsübliche Displays, LEDs und Laserdioden mit Energie zu versorgen.

Als mögliche Einsatzgebiete nannte Wang das Aufladen mobiler Geräte durch Nanogeneratoren, die in die Schuhsohle eingebettet sind und beim Laufen Strom erzeugen. Außerdem könnten implantierte Insulinpumpen allein durch den Herzschlag oder Sensoren für Umweltmessdaten durch im Wind flatternde Generatoren angetrieben werden.


Nanogenerator
Bei ihrer Demonstration ließen sie eine LED-Lampe und ein kleines LCD allein durch einen Nanogenerator leuchten, der zwischen zwei Fingern gerieben wurde. Im Inneren der foliendicken Stromerzeuger arbeiten dabei Nanodrähte aus Zinkoxid, in denen eine elektrische Spannung entsteht, wenn sie minimal gestreckt oder gestaucht werden. Jede kleine Bewegung genügt, um Strom fließen zu lassen.

Die Nanodrähte sind so dünn, dass 500 von ihnen zusammengenommen gerade einmal so dick wären, wie ein menschliches Haar. Die Forscher um Wang mussten einen Weg finden, Millionen solcher dünnen Drähte so zusammenzuschließen, dass sie in einen elektrischen Stromkreis eingebunden werden können.

Eingebettet sind die Fasern in flache Polymer-Chips in Briefmarkengröße. Fünf dieser Chips geben zusammengeschlossen 1 Mikro-Ampere bei 3 Volt Spannung ab. Die Forscher arbeiten daran, die Leistung noch weiter zu steigern. Außerdem wollen sie sich nun auf die Suche nach einem Unternehmen machen, mit dem man die Nanogeneratoren in größerem Maßstab produzieren kann.