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"Energy Harvesting" Geräte im Schlaf laden: Biobrennstoffzelle gewinnt Energie aus Fingerschweiß

Biobrennstoffzelle gewinnt Energie aus Schweiß an Fingerspitzen
Der tragbare Sensor speichert Energie aus dem Schweiß der Fingerspitzen 
© University of California San Diego
Einem Forschungsteam aus Kalifornien ist es gelungen Energie aus schwitzigen Fingerspitzen zu gewinnen. Durch eine Biobrennstoffzellen kann ohne weitere Anstrengung genug Elektrizität erzeugt werden, um kleine Geräte aufzuladen. 

Hitzewellen und Schweißattacken beim Schlafen machen vielen Menschen in den Sommermonaten zu schaffen. Dabei könnte die Schweißproduktion zukünftig besonders nützlich sein. Forscher:innen der University of California in San Diego ist es nun gelungen, ein Gerät zu entwickeln, welches durch Schweiß an den Fingerspitzen Energie erzeugt. So ist es möglich beim Arbeiten am Computer, beim Sport und selbst beim Schlafen Energie zu gewinnen.

Die Gewinnung von Energie aus der unmittelbaren natürlichen Umgebung wird als "Energy Harvesting" bezeichnet. Statt möglichst viel Energie aus einem großen Maß an Bewegung zu erzeugen, verfolgten Joseph Wang und sein Forschungsteam das Ziel einer "Energie aus dem Nichstun". Die Wissenschaftler:innen machten sich die Erkenntnisse aus vorheriger schweißbasierter Forschung zu nutzen und entwickelten einen pflasterähnlichen Sensor, welcher mit einer Biobrennstoffzelle elektrischen Strom aus dem Schweiß gewinnt. Zusätzlich kann das Gerät Elektrizität aus mechanischem Druck schöpfen.

Fingerkuppen können große Mengen Schweiß erzeugen

An den Fingerkuppen liegen die Schweißdrüsen besonders eng beieinander, wodurch auf relativ wenig Platz möglichst viel Energie produziert werden kann. Der Schweiß steigt durch einen Schaum aus Kohlenstoffnanoröhren auf. Dieser Schaum bildet die Elektrode und wird durch die Zugabe des Enzyms Laktatoxidase zu einer Anode. Die Laktate aus dem Schweiß werden dann chemisch zu Energie verwandelt.

"Wir stellen uns vor, dass dieses Gerät bei jeder täglichen Aktivität mit Berührung verwendet werden kann - Dinge, die eine Person normalerweise ohnehin während der Arbeit, zu Hause, beim Fernsehen oder Essen tun würde", so Wang. Vorherige Energiegewinnung aus Schweiß basierte auf einer intensiven körperlichen Belastung, wie durch Laufen oder Radfahren. Allerdings egalisierte die dabei verbrauchte Energie die produzierte Energie beinahe komplett. Dies ist hier nicht der Fall.

Energie reicht, um Display mit Strom zu versorgen

Aus dem wissenschaftlichen Bericht von Joseph Wang und seinem Forschungsteam geht hervor, dass innerhalb einer Schlafphase von zehn Stunden fast 400 Millijoule Energie erzeugt werden können. Des Weiteren werden bei jedem Andrücken des Fingers zusätzlich 30 Millijoule Energie erzeugt. Da ein Fingertippen in etwa 0,5 Millijoule verbraucht, schafft es der Sensor 6000 Prozent der eingesetzten Energie zu erzeugen. Jedes Tippen an der Tastatur oder Griff einer Klinge kann somit nützlich werden.

Um die Kapazität der neuen Technologie aufzuzeigen, verbanden die Wissenschaftler das Gerät mit einem Vitamin-C-Sensor und einem kleinen Display. Die erzeugte Elektrizität reichte aus, um den Sensor und das Display in Betrieb zu halten. Selbst kleine Elektrogeräte sollen durch die neue Technik zum Laden gebracht werden. Und Wang und sein Team arbeiten schon an neuen Formen die Energie aus Schweiß zu bündeln. Die Erfinder:innen sehen ein großes Potenzial in den Sensoren. Schließlich gibt es nicht nur einen, sondern zehn Finger zum Arbeiten, so Wang.

Quellen:ScienceDaily, Joule

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