Dieser thermoelektrische Generator zieht Energie aus der Raumtemperatur

Forscher:innen aus Japan ist es gelungen, ein neues organisches Gerät zu entwickeln, das Energie aus Wärme in elektrische Energie umwandeln kann. Im Gegensat zu anderen thermoelektrischen Generatoren funktioniert dieser auch bei Raumtemperaturen und ohne Temperaturgradienten.

Energieumwandlung bei Raumtemperatur ohne Temperaturunterschied

Thermoelektrische Generatoren basieren auf dem Effekt, dass Wärmeenergie sich immer von warmen Bereichen in kältere Bereiche bewegt. Innerhalb von derartigen Generatoren bewegen sich Elektronen von der wärmeren Oberfläche zur kälteren, wobei dann eine elektrische Spannung entsteht. So ließe sich elektrische Energie aus kleineren Temperaturdifferenzen gewinnen, etwa in Motoren, Kraftwerken oder gar mit Körperwärme.

Je größer der Temperaturunterschied, desto besser funktioniert für gewöhnlich auch der entsprechende thermoelektrische Generatur. Forscher:innen der Kyushu University in Japan haben nun allerdings einen Weg gefunden, elektrische Energie auch ohne Temperaturgradienten zu gewinnen.

Statt auf einem Temperaturunterschied basiert dieser neue Generator auf einem Prinzip namens Ladungstrennung. Die wärme aus der Umgebungstemperatur sorgt dafür, dass sich Elektronen in dem Material trennen und in verschiedene Richtungen auseinandergehen, was eine elektrische Spannung erzeugt.

Ideale Materialkombination liefert Energie

Die Materialien, aus denen der Generator besteht, sind organische Verbindungen, die relativ einfach untereinander Elektronen übertragen können. Für den Generator werden verschiedene Arten dieser Materialien in dünnen Schichten wie Treppen angeordnet, und die Wärme gibt den Elektronen dann genug Energie um auf die nächste „Stufe“ zu springen.

Die Forscher:innen experimentierten eine Weile mit verschiedenen Materialkombinationen und erreichten schließlich eine Spannung von 384 Millivolts und einen maximalen Output von 94 nW/cm2. Das ist lediglich eine geringe Menge Elektrizität, aber man muss beachten, dass diese bei Raumtemperatur ohne jeden Temperaturunterschied gewonnen wurde.

„We would like to continue working on this new device and see if we can optimize it further with different materials. We can even likely achieve a higher current density if we increase the device’s area, which is unusual even for organic materials. It just goes to show you that organic materials hold amazing potential„, erklärt Chihaya Adachi, der Hauptautor der Studie.

via Kyushu University