Energiegewinnung mit Graphen

Eine einzige Lage von wabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen – aus mehr besteht Graphen nicht. Das Nanomaterial leitet den elektrischen Strom besonders gut, weshalb intensiv an möglichen Anwendungen geforscht wird. Forschern von der Universität Nanjing in China tauchten nun ein Graphenplättchen in herkömmliche ionische Flüssigkeiten wie Wasser oder Kochsalzlösung und konnten so eine elektrische Spannung erzeugen. Dieses Prinzip ließe sich beispielsweise für Sensoren nutzen, die ihre benötigte Energie auf diese Weise einfach selbst produzieren. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift „Nature Communications“.

Bienenwabenförmig angeordnete graue Kugeln in einer Ebene vor einem hellblauen Hintergrund. Die Struktur ist bis zur Mitte in eine durchsichtige Flüssigkeit getaucht, im Zentrum zuckt ein greller Blitz.
Künstlerische Darstellung von Graphen in einer Flüssigkeit

Graphen wurde bereits in verschiedenen Experimenten zur Stromerzeugung verwendet, wobei es bislang immer vollständig von ionischen Flüssigkeiten umflossen wurde. Im Gegensatz dazu spielt bei den Versuchen von Jun Yin und seine Kollegen die Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit eine wichtige Rolle. Indem die Forscher ein zwei mal zehn Zentimeter großes Graphenplättchen in verschiedene ionische Lösungen eintauchten und anschließend wieder herauszogen, konnten sie eine Spannung von bis zu 0,1 Volt erzeugen. Dabei stellten sie fest, dass die gemessene Spannung umso größer ist, je schneller das Graphen bewegt wird und je größer dessen Fläche ist – es ließe sich also womöglich deutlich mehr Strom auf diese Weise erzeugen. Die nun noch relativ bescheidenen Mengen nutzte das Team, um den Muskel eines Froschbeins zu stimulieren und ein sichtbares Zucken hervorzurufen.

Da besonders hohe Spannungen beim Eintauchen in eine Kochsalzlösung gefunden wurden, schlagen die Wissenschaftler um Yin vor, die neue Technik für Sensoren in Meerwasser zu verwenden – beispielsweise um Tsunamiwellen frühzeitig zu erkennen.