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Energiegewinnung im Laufschritt


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Energiegewinnung im Laufschritt

“Ich trage eine Versuchsjacke”, so euronews-Reporter Julián López Gómez. “Sie wurde nicht von einem Modeschöpfer entworfen, sondern von Chemikern und Experten für Mikroelektronik, die an diesem Institut in Berlin arbeiten. Die Forscher wollen erreichen, dass die Jacke nicht nur Energie erzeugt, sondern diese auch speichert, um sie dann für Anwendungen einzusetzen.”

Wie kann man menschliche Bewegung in Energie umwandeln? Am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration in Berlin arbeitet man diezbezüglich an Lösungen. So wurde ein vielversprechendes Energiegewinnungssystem entwickelt.

“Da kommt es auf zwei Punkte an: Da hat man zum einen relativ geringe Kräfte, und auch geringe Frequenzen, und wir haben auch versucht, dort Energiewandler zu bauen, die in diesem Bereich gut geeignet sind”, erläutert Robert Hahn, Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut.

Die gewonnene Energie muss für eine spätere Nutzung gespeichert werden können. Das geht mit Hilfe von Batterien – diese müssen nicht nur winzig klein, sondern auch möglichst langlebig sein.

“Eine Sache, die wir machen mussten, ist, diese Materialien für die Batterieelektroden, dort Nanomaterialien einzusetzen”, sagt Hahn. “Dadurch kriegt man sehr hohe Leistungsdichte auch in kleinen Systemen. Aber sie müssen auch gut verarbeitet werden, dass keine Agglomerate entstehen. Und da war ein großer Entwicklungsschwerpunkt, dass wir dieses schaffen, dass, man diese Materialien drucken kann.”

Die Batterien und das System zur Energiegewinnung bestehen unter anderem aus einer komplexen Verbindung von Nanofasern und keramischen Nanopartikeln. Die Qualitätskontrolle findet unter dem Mikroskop statt – auf die Struktur kommt es an.

“Also bei den Lithium-Ionen-Batterien hat man den Prozess der Interkalation, also Einlagerung, und De-Interkalation von Lithium-Ionen während des Lade- und Entladeprozesses. Und dieser Prozess funktioniert eben nur mit einer bestimmten Kristallstruktur. Und deshalb ist sehr wichtig, besonders reine Kristallphasen zu erzeugen”, erklärt Fraunhofer-IZM-Mitarbeiterin Katrin Höppner.

Und die Kleinstelemente müssen dann in Kleidungsstücke eingearbeitet werden. Welche Schwierigkeiten bestehen in dieser Hinsicht? Malte von Krshiwoblozki, Ingenieur für Mikrosystemtechnik, sagt: “Die Hauptherausforderungen sind eigentlich, die mechanische Flexibilität der Elektronik zu gewährleisten, um halt die Elektronik an sich flexibel, dehnbar zu machen und gleichzeitig auch die Batterien sehr dehnbar oder flexibel zu machen, damit das ganze System seinen textilen Charakter behält.”

Die Entwickler haben bereits konkrete Anwendungsbereiche für die Mini-Kraftwerke im Blick – etwa im medizinischen Bereich. “Bei den Batterien ist es so, dass wir vorhandene Materialien eher angepasst haben und nicht komplett neue Sachen entwickelt haben und vor allem die Miniaturisierung gemacht haben, also sehr kleine Batterien. Und dort haben wir jetzt schon gesehen, dass es ein recht großes Interesse gibt und zwar für medizinische Anwendungen, medizin-technische Anwendungen”, so Hahn.

In weniger als fünf Jahren, so meinen die Entwickler, könnten die kleinen in Kleidung integrierten Energiesysteme marktfähig sein.

Weitere Informationen erhalten Sie unter http://matflexend.eu/

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