{"id":128813,"date":"2023-07-04T07:23:00","date_gmt":"2023-07-04T05:23:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=128813"},"modified":"2023-06-28T10:39:55","modified_gmt":"2023-06-28T08:39:55","slug":"forscher-gewinnen-rund-um-die-uhr-reichlich-saubere-energie-aus-der-luft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/forscher-gewinnen-rund-um-die-uhr-reichlich-saubere-energie-aus-der-luft\/","title":{"rendered":"Forscher gewinnen rund um die Uhr reichlich saubere Energie aus der Luft"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Ein Team von Ingenieuren an der University of Massachusetts Amherst hat vor kurzem gezeigt, dass sich nahezu jedes Material in ein Ger\u00e4t verwandeln l\u00e4sst, das kontinuierlich\u00a0Strom<\/a>\u00a0aus der Luftfeuchtigkeit gewinnt. Das Geheimnis liegt darin, dass man das Material mit\u00a0Nanoporen<\/a>\u00a0von weniger als 100 Nanometern Durchmesser versehen kann.<\/p>\n\n\n\n

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Nanoporen sind das Geheimnis der Stromerzeugung aus d\u00fcnner Luft. \u00a9<\/strong> Derek Lovley\/Ella Maru Studio<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

“Das ist sehr aufregend”, sagt Xiaomeng Liu, Doktorand in Elektrotechnik und Computertechnik am College of Engineering der UMass Amherst und Hauptautor der Studie. “Wir \u00f6ffnen eine breite T\u00fcr f\u00fcr die Gewinnung von sauberem Strom aus d\u00fcnner Luft”.<\/p>\n\n\n\n

“Die Luft enth\u00e4lt eine enorme Menge an Elektrizit\u00e4t”, sagt Jun Yao, Assistenzprofessor f\u00fcr Elektro- und Computertechnik am College of Engineering der UMass Amherst und Hauptautor der Studie. “Stellen Sie sich eine Wolke vor, die nichts anderes als eine Masse von Wassertr\u00f6pfchen ist. Jedes dieser Tr\u00f6pfchen enth\u00e4lt eine Ladung, und wenn die Bedingungen stimmen, kann die Wolke einen Blitz erzeugen – aber wir wissen nicht, wie wir die Elektrizit\u00e4t von Blitzen zuverl\u00e4ssig einfangen k\u00f6nnen. Wir haben eine von Menschenhand geschaffene, kleine Wolke gebaut, die f\u00fcr uns vorhersehbar und kontinuierlich Strom produziert, so dass wir ihn ernten k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Das Herzst\u00fcck der von Menschenhand geschaffenen Wolke beruht auf dem “generischen Air-gen-Effekt”, wie Yao und seine Kollegen ihn nennen, und baut auf Arbeiten auf, die Yao und Co-Autor Derek Lovley, Distinguished Professor of Microbiology an der UMass Amherst, bereits im Jahr 2020 abgeschlossen hatten und die zeigten, dass mit einem speziellen Material aus Protein-Nanodr\u00e4hten, die aus dem Bakterium Geobacter sulfurreducens<\/em> gez\u00fcchtet wurden, kontinuierlich Strom aus der Luft gewonnen werden kann.<\/p>\n\n\n\n

“Nach der Entdeckung von Geobacter<\/em> wurde uns klar”, sagt Yao, “dass die F\u00e4higkeit, Strom aus der Luft zu erzeugen – wir nannten das damals den ‘Air-gen-Effekt’ -, sehr allgemein ist: Jedes<\/em> Material kann Strom aus der Luft gewinnen, solange es eine bestimmte Eigenschaft hat.”<\/p>\n\n\n\n

Diese Eigenschaft? “Es muss L\u00f6cher haben, die kleiner als 100 Nanometer (nm) sind, also weniger als ein Tausendstel der Breite eines menschlichen Haares.”<\/p>\n\n\n\n

Der Grund daf\u00fcr ist ein Parameter, der als “mittlere freie Wegl\u00e4nge” bezeichnet wird, d. h. die Strecke, die ein einzelnes Molek\u00fcl eines Stoffes, in diesem Fall Wasser in der Luft, zur\u00fccklegt, bevor es auf ein anderes einzelnes Molek\u00fcl desselben Stoffes st\u00f6\u00dft. Wenn Wassermolek\u00fcle in der Luft schweben, betr\u00e4gt ihre mittlere freie Wegl\u00e4nge etwa 100 nm.<\/p>\n\n\n\n

Yao und seine Kollegen erkannten, dass sie auf der Grundlage dieser Zahl einen Elektrizit\u00e4tssammler entwerfen k\u00f6nnten. Dieser Harvester w\u00fcrde aus einer d\u00fcnnen Materialschicht bestehen, die mit Nanoporen gef\u00fcllt ist, die kleiner als 100 nm sind und Wassermolek\u00fcle vom oberen zum unteren Teil des Materials durchlassen. Da aber jede Pore so klein ist, w\u00fcrden die Wassermolek\u00fcle beim Passieren der d\u00fcnnen Schicht leicht an den Rand der Pore sto\u00dfen. Das bedeutet, dass der obere Teil der Schicht mit viel mehr ladungstragenden Wassermolek\u00fclen bombardiert wird als der untere Teil, wodurch ein Ladungsungleichgewicht wie in einer Wolke entsteht, da der obere Teil seine Ladung im Vergleich zum unteren Teil erh\u00f6ht. Auf diese Weise w\u00fcrde eine Batterie entstehen, die so lange l\u00e4uft, wie Feuchtigkeit in der Luft vorhanden ist.<\/p>\n\n\n\n

“Die Idee ist einfach”, sagt Yao, “aber sie wurde noch nie zuvor entdeckt und er\u00f6ffnet eine Vielzahl von M\u00f6glichkeiten”. Der M\u00e4hdrescher k\u00f6nnte aus buchst\u00e4blich allen m\u00f6glichen Materialien hergestellt werden, was eine gro\u00dfe Auswahl an kosteng\u00fcnstigen und umweltvertr\u00e4glichen Konstruktionen erm\u00f6glicht. “Man k\u00f6nnte sich Erntemaschinen aus einem Material f\u00fcr Regenwaldumgebungen und einem anderen f\u00fcr trockenere Regionen vorstellen.<\/p>\n\n\n\n

Und da Luftfeuchtigkeit immer vorhanden ist, w\u00fcrde die Erntemaschine rund um die Uhr laufen, bei jedem Wetter, nachts und unabh\u00e4ngig davon, ob der Wind weht oder nicht, was eines der Hauptprobleme von Technologien wie Wind- oder Solarenergie l\u00f6st, die nur unter bestimmten Bedingungen funktionieren.<\/p>\n\n\n\n

Da sich die Luftfeuchtigkeit im dreidimensionalen Raum ausbreitet und die Dicke des Air-gen-Ger\u00e4ts nur einen Bruchteil der Breite eines menschlichen Haares betr\u00e4gt, k\u00f6nnen viele Tausende von ihnen \u00fcbereinander gestapelt werden, wodurch sich die Energiemenge effizient erh\u00f6ht, ohne dass die Grundfl\u00e4che des Ger\u00e4ts vergr\u00f6\u00dfert wird. Ein solches Air-gen-Ger\u00e4t w\u00e4re in der Lage, eine Leistung im Kilowattbereich f\u00fcr den allgemeinen Stromverbrauch zu liefern.<\/p>\n\n\n\n

“Stellen Sie sich eine zuk\u00fcnftige Welt vor, in der sauberer Strom \u00fcberall verf\u00fcgbar ist”, sagt Yao. “Der generische Air-gen-Effekt bedeutet, dass diese zuk\u00fcnftige Welt Wirklichkeit werden kann”.<\/p>\n\n\n\n

ORIGINALVER\u00d6FFENTLICHUNG<\/h3>\n\n\n\n

“Generic Air-gen Effect in Nanoporous Materials for Sustainable Energy Harvesting from Air Humidity Article Publication Date”; Advanced Materials, 2023.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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