Revolution im Energiesektor: Neues Metamaterial hilft, aus Wärme Strom zu gewinnen

Fotovoltaische Zellen dürften inzwischen jedermann bekannt sein. Weniger bekannt dagegen sind thermofotovoltaische Zellen. Diese Zellen nutzen Wärme von Infrarotstrahlung, um daraus elektrische Energie zu gewinnen. Thermofotovoltaische Zellen könnten sich in Zukunft als effizienter als fotovoltaische herausstellen. Und das beste: Sie funktionieren auch bei Dunkelheit. Ein Team von Wissenschaftlern der Australian National University und der University of California, Berkeley haben ein neues Metamaterial entwickelt, das die Energiegewinnung mit thermofotovoltaischen Zellen revolutionieren könnte.

Neues Metamaterial bietet viele Vorteile

Der Initiator hinter dem Projekt ist der Forscher Sergey Kruk, der in dem neuen Material große Vorteile für thermofotovoltaische Zellen sieht. Er holte sich Wissenschaftler aus Berkeley ins Boot, da diese über große Expertise bei der Entwicklung von Metamaterialien verfügen. Als Metamaterial bezeichnet man ein Material, dessen Durchlässigkeit für elektrische und magnetische Felder von der in der Natur üblichen abweicht.

Das Projekt von Sergey Kruk resultierte in einem Metamaterial, das als Emitter genutzt werden kann, um die Effizienz von thermofotovoltaischen Zellen erheblich zu erhöhen. Die Forscher nutzten Gold, Magnesium-Fluorid und Silizium-Nitrat, um ein Material zu erschaffen, das unter Infrarotstrahlung unnatürlich glüht. “Thermophotovoltaic cells have the potential to be much more efficient than solar cells. Our metamaterial overcomes several obstacles and could help unlock the potential of thermophotovoltaic cells”, so Kruk.

Das neue Material weist eine spezifische Geometrie auf, die es durch Manipulationen erlaubt, Strahlung in einem spezifischen Spektralbereich und eine vordefinierte Richtung abzugeben, anders als Standardmaterialien, die Hitze in alle Richtungen und einem breiten Spektralbereich abgeben.

Revolution bei der Energiegewinnung?

Der größte Vorteil von thermofotovoltaischen Zellen ist, dass sie keine direkte Sonneneinstrahlung brauchen, um zu funktionieren. Sie können also den ganzen Tag genutzt werden. Besonders interessant wären sie für die Automobilindustrie, da sie die von dem Motor erzeugte Hitze in Energie umwandeln können. Generell können Sie den Energieverlust überall verringern, wo Abwärme entsteht.

Die Möglichkeiten, die diese Technologie bietet, sind demnach enorm. Allerdings ist noch einiges zu tun, bis thermofotovoltaische Zellen herkömmliche Solarzellen ablösen können. Forscher weltweit arbeiten an derartigen Zellen, und das Metamaterial von Kruk und dem Team aus Berkeley könnte die Forschung ein gutes Stück voranbringen.

via Inhabitat.com

Wissenschaftliches Paper unter nature.com