Triboelektrische Nanogeneratoren (TENGs) erzeugen Strom durch Reibung zwischen verschiedenen Materialien. Normalerweise geschieht dies, wenn sich zwei unterschiedliche Materialien gegeneinander bewegen. Die Forschung zeigt nun, dass, wenn eine Oberfläche, die aus dicht gepackten kleinen Perlen besteht, mit einer anderen Oberfläche in Kontakt kommt, die dieselben Perlen enthält, einige Perlen eine positive Ladung erhalten, während andere negativ geladen werden. Je effizienter diese elektrischen Ladungen übertragen werden, desto mehr Strom wird erzeugt.
Tests mit verschiedenen Arten von Perlen zeigen, dass Größe und Material eine entscheidende Rolle spielen. Größere Perlen laden sich eher negativ auf, während kleinere Perlen eher positiv geladen werden. Der stärkste Effekt tritt bei Melamin-Formaldehyd-Perlen (MF) auf. Dieses Material hat eine geringe Elastizität, das heißt es ist weniger flexibel und kann elektrische Ladungen besser halten und übertragen. Darüber hinaus bietet die Verwendung von Kügelchen eine kostengünstige Alternative zu der teuren Technologie, die normalerweise in TENGs zur Leistungssteigerung eingesetzt wird. Die trockene Herstellung der Partikel macht das Verfahren auch nachhaltiger, da keine Lösungsmittel mehr benötigt werden.
Batterielose Energiegewinnung
Fortschritte bei der Triboelektrifizierung könnten neue Anwendungen zur Energiegewinnung ohne Batterien oder Steckdosen ermöglichen. Intelligente Kleidung, die durch Bewegung Energie erzeugt, oder kleine Geräte, die sich selbst mit Strom versorgen, ohne aufgeladen zu werden, werden immer realistischer. Wearable Technology und nachhaltige Energielösungen können von diesem Prinzip profitieren.
Dr. Ignaas Jimidar von der VUB und Hauptautor der Studie erklärt: „Unsere Forschung zeigt, dass kleine Änderungen in der Materialauswahl zu erheblichen Verbesserungen in der Effizienz der Energieerzeugung führen können. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für triboelektrische Nanogeneratoren im Alltag, ohne auf traditionelle Energiequellen angewiesen zu sein.“
Herausforderungen für die Praxis überwinden
Trotz der vielversprechenden Ergebnisse sind weitere Schritte erforderlich, um diese Technologie in reale Produkte zu integrieren. Verbesserungen in Bezug auf Effizienz und Zuverlässigkeit werden der Schlüssel für groß angelegte Anwendungen sein. Die Erforschung von Materialien und Strukturen eröffnet weiterhin neue Mögichkeiten für die Energieerzeugung und -nutzung.
