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Wissenschaft

02.05.2011

Plastik kann aus Wärme elektrischen Strom machen

Wissenschaftler der Universität Linköping (Schweden) haben einen neuen Werkstoff entwickelt, der aus Wärme Strom erzeugen kann.
Bild: Archivbild Corinna Fehle

Ein neuer Werkstoff kann Minikraftwerke für autarke Umweltsensoren betreiben. Damit könnte auch Auspuffwärme von Autos zur Stromerzeugung dienen.

Eine hauchdünne Schicht aus Kunststoff kann aus Wärme elektrischen Strom erzeugen. Schwedische Materialforscher bearbeiteten dazu ein sogenanntes Polyethylenthiophen (PEDOT) mit einer eisenhaltigen Lösung. Schon Temperaturunterschiede von 30 Grad - beispielsweise auf von der Sonne erhitzten Flächen - reichten dem Kunststoff aus, um genug Strom für Sensoren oder kleine Schaltkreise zu liefern. Mit ihrer Plastikschicht, welche die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Materials vorstellten, steht nun ein neues Material aus der Klasse der Thermoelektrika zur Verfügung. Diese Werkstoffe sollen in Zukunft unter anderem die Auspuffwärme von Autos zur Stromerzeugung nutzen und so den Treibstoffbedarf senken können.

Die Grundlage für diese Entdeckung der Chemiker um Xavier Crispin von der schwedischen Universität Linköping bilden Kunststoffe, die elektrischen Strom leiten können. Diese ließen sich bisher für flexible und biegsame Elektronikbauteile oder Solarzellen verwenden. Um aus diesem speziellen Plastik auch ein kleines Stromkraftwerk zu fertigen, mengten die Forscher dem noch flüssigen Plastikrohstoff eine eisenhaltige Lösung bei. Mit dieser Mischung beschichteten sie hauchdünn eine Glasplatte.

Das fertige Modul heizten sie nun auf einer Seite auf etwa 50 Grad Celsius auf, die andere Seite dagegen blieb kühl bei einer Raumtemperatur von gut 20 Grad. Genau dieser Temperaturunterschied versetzte nun die Elektronen in dem Kunststoff in Bewegung. Die Folge dieses sogenannten Seebeck-Effekts: Es fließt elektrischer Strom.

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Stromausbeute noch gering

Mit einer Ausbeute von einigen Mikrowatt ist die Effizienz dieser Wärme-Strom-Wandler allerdings sehr gering. Doch reicht sie heute schon aus, um kleine Sensoren beispielsweise für Wasser- oder Luftanalysen zu betreiben. Weitere Steigerungen halten die Forscher jedoch nicht für ausgeschlossen. Der Austausch von Batterien oder gar ein Stromanschluss könnte mit diesen Plastikkraftwerken überflüssig werden.

Weltweit arbeiten bereits viele Forschergruppen an solchen thermoelektrischen Kraftwerken. Das derzeit beste Material ist eine metallische Legierung aus den Elementen Wismut und Tellur. Gegenüber diesen Werkstoffen hat das nun entwickelte Plastik den großen Vorteil, dass es Strom zwar gut, Wärme dagegen sehr schlecht leitet. Der zur Stromerzeugung notwendige Temperaturunterschied an beiden Enden des Moduls bleibt daher länger erhalten und erleichtert so den Bau effizienter Wärme-Strom-Wandler. (dapd)

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