Ein Team von Ingenieuren an der University of Massachusetts Amherst hat vor kurzem gezeigt, dass sich nahezu jedes Material in ein Gerät verwandeln lässt, das kontinuierlich Strom aus der Luftfeuchtigkeit gewinnt. Das Geheimnis liegt darin, dass man das Material mit Nanoporen von weniger als 100 nm Durchmesser versehen kann.
„Das ist sehr aufregend“, sagt Xiaomeng Liu, Doktorand der Elektrotechnik und Computertechnik am College of Engineering der UMass Amherst und Hauptautor der Studie. „Wir öffnen eine breite Tür für die Gewinnung von sauberem Strom aus dünner Luft.“
Erzeugung und Ernte von Strom aus einer künstlichen Wolke
„Die Luft enthält eine enorme Menge an Elektrizität“, sagt Jun Yao, Assistenzprofessor für 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 Wassertröpfchen ist. Jedes dieser Tröpfchen enthält eine Ladung, und wenn die Bedingungen stimmen, kann die Wolke einen Blitz erzeugen – aber wir wissen nicht, wie wir die Elektrizität von Blitzen zuverlässig einfangen können. Wir haben eine von Menschenhand geschaffene, kleine Wolke gebaut, die für uns vorhersehbar und kontinuierlich Strom produziert, so dass wir ihn ernten können“, fährt er fort.
Stromgewinnung aus der Luft mit Protein-Nanodrähten
Das Herzstück 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-Nanodrähten, die aus dem Bakterium Geobacter sulfurreducens gezüchtet wurden, kontinuierlich Strom aus der Luft gewonnen werden kann.
„Nach der Entdeckung von Geobacter wurde uns klar“, sagt Yao, „dass die Fähigkeit, Strom aus der Luft zu erzeugen – wir nannten das damals den ,Air-gen-Effekt‘ –, sehr allgemein ist: Jedes Material kann Strom aus der Luft gewinnen, solange es eine bestimmte Eigenschaft hat. Es muss Löcher haben, die kleiner als 100 nm sind, also weniger als ein Tausendstel der Breite eines menschlichen Haares.“
