Mini-Kraftwerke: Forscher gewinnen Strom aus Luftfeuchtigkeit

Wind und Sonne sind schon lange als nachhaltige Energiequelle bekannt. Doch nicht immer muss gleich ein ganzes Windrad aufgebaut werden. Vielmehr kann es manchmal auch sinnvoll sein, kleine Mengen Strom dezentral zu produzieren. Forscher der University of Massachusetts haben dafür nun ein neues Mini-Kraftwerk entwickelt. Dabei nutzten sie Nanofäden aus Proteinmolekülen, um Strom mithilfe der Luftfeuchtigkeit zu gewinnen. Später einmal soll auf diese Weise ausreichend Energie gewonnen werden können, um beispielsweise einen Sensor zu betreiben. Die Proteinfäden werden von den Forschern allerdings nicht selbst hergestellt. Stattdessen übernehmen Bakterien der Art „Geobacter Sulfurreducens“ diese Aufgabe. Die Wissenschaftler weben daraus dann ein engmaschiges Netz und platzieren es zwischen zwei Goldelektroden.

Noch steht die Entwicklung ganz am Anfang

Der Trick: Die Nanofäden absorbieren Wassermoleküle aus der Luft und geben anschließend Elektronen an die Elektroden ab. Dadurch kommt es zu einem winzigen Stromfluss mit einer Spannung von rund einem halben Volt und einer Stromstärke von etwa einhundert Nanoampere. Bei ersten Tests konnten die Forscher auf diese Weise einen Kondensator aufladen und so eine Leuchtdiode betreiben. Die Forscher arbeiten nun daran, die einzelnen Mini-Kraftwerke miteinander zu verknüpfen. Auf diese Weise sollen dann auch größere Mengen Strom produziert werden können. Außerdem wird geschaut, ob es noch andere Möglichkeiten gibt, an die begehrten Proteinfäden zu gelangen. So ist angedacht, auch andere Bakterienarten – etwa „Escherichia coli“ – mit dieser Aufgabe zu betrauen.

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig

Langzeit-Tests sollen zudem zeigen, wie lange eine solche Konstruktion tatsächlich konstant Strom liefert. Einer der ersten Prototypen arbeitete immerhin schon für rund zwei Monate einwandfrei. Bisher funktioniert die Methode am besten bei einer Luftfeuchtigkeit von rund fünfzig Prozent. In Deutschland liegen die Werte aktuell zwar etwas darüber. Dennoch sollte der Trick auch hier funktionieren. Die Forscher testeten ihre Entwicklung zudem auch bei einer Luftfeuchtigkeit von nur 25 Prozent. Auch hier konnte noch ein Stromfluss gemessen werden. Das Team rund um Jun Yao ist sich jedenfalls sicher, am Beginn einer bedeutenden Entwicklung zu stehen. Eine ihrer Visionen: Wearables, die ihren Strom aus der Luftfeuchtigkeit gewinnen. Wann hier allerdings das erste marktreife Produkt entstanden sein wird, lässt sich bisher noch nicht abschätzen.

Via: UMass