Dieser 'Sanduhr'-Flüssigkeitsakku funktioniert mit Schwerkraft

Schwerkraft ist das, was diesen “Sanduhr”-Flüssigkeitsakku antreibt

Wissenschaftler des MIT haben ein erfinderisches neues Konzept für einen Akku entworfen, der von der Schwerkraft abhängt, um Energie zu erzeugen, und der auf dem gleichen grundlegenden Prinzip wie eine Sanduhr funktioniert. Das Gerät wurde in einem kürzlich veröffentlichten Papier für Energy and Environmental Science von den Wissenschaftlern erklärt.

Einfach basierend auf dem grundlegenden Konzept eines Akkus, bei dem es einen positiven und einen negativen Anschluss gibt, werden Elektronen durch chemische Reaktionen im Inneren des Akkus erzeugt und sammeln sich am negativen Anschluss, weil sie negativ geladen sind. Die Elektronen fließen zum positiven Anschluss, sobald ein Draht zwischen den beiden Anschlüssen verbunden ist. Das wäre für sich genommen nicht hilfreich, aber der Draht verbindet normalerweise auch eine „Last“ – eine Glühbirne, einen Motor, einen Radio-Schaltkreis – und die Energie wird verwendet, um dieses Gerät zu betreiben.

Entwickelt in den 1970er Jahren, werden die Flüssigkeitsfluss-Akkus so genannt, weil die Materialien, die für die positiven und negativen Elektroden verwendet werden, flüssig sind und durch eine Membran getrennt werden. Anstelle von festen Platten können jedoch beliebig viele chemische Verbindungen verwendet werden, da der Akku winzige Partikel in einer flüssigen Schlämme verwendet. Allerdings benötigen selbst Flüssigkeitsfluss-Akkus normalerweise komplexe Systeme, die Speichertanks, Pumpen und Ventile umfassen. Da es viel mehr Möglichkeiten für Lecks oder Ausfälle gibt, ist die Wartung kostspielig.

Daher dachten Yet-Ming Chang und seine MIT-Kollegen an ein alternatives Designkonzept für Flüssigkeitsfluss-Akkus, das nur auf Schwerkraft als Pumpmechanismus angewiesen ist. Es verringert nicht nur erheblich die Komplexität des gesamten Systems, sondern senkt auch die Gesamtkosten.

Das Gerät sieht mehr wie eine Fensterscheibe als wie eine traditionelle Sanduhr aus, aber das Konzept ist dasselbe: Die Schlämme, die die Partikel enthalten, fließen von einem Ende zum anderen über einen engen Kanal. Durch Ändern des Winkels des Geräts kann man die Rate ändern, mit der Energie einfach erzeugt wird, ähnlich wie beim Neigen einer Sanduhr oder eines EierTimers, die den Fluss von Sandkörnern von einem Ende zum anderen verlangsamen oder beschleunigen können.

Derzeit ist es nur ein Proof-of-Concept-Design. Chang et al. sind jedoch zuversichtlich, dass sie einen tragfähigen Prototyp entwickeln können. Der Tag, an dem sie dies erreichen, könnte ein Wendepunkt sein, zum Beispiel bei der Skalierung von Wind- und Solarkraftsystemen, indem größere netzgebundene Speichersysteme angeboten werden.

In den letzten Jahren gab es viele interessante Arbeiten mit kreativen Ideen für neue Arten von Akkus. Zum Beispiel entwickelte ein Team von MIT-Forschern unter der Leitung von Angela Belcher im Jahr 2006 eine neue Akkutechnologie, die auf einem genetisch modifizierten M13-Virus basierte, der winzig und flexibel genug war, um winzige Sensoren mit Strom zu versorgen, die, wenn sie in den menschlichen Körper implantiert wurden, in der Lage waren, Krebs oder ähnliche Krankheiten zu identifizieren.

Auf der anderen Seite baute Sony einen Prototyp eines Biotech-Akkus (technisch gesehen eine Brennstoffzelle), die Glukose (Zucker aus süßen Getränken wie dem japanischen Getränk Pocari Sweat) verwendet, um das vierzellige Array mit Strom zu versorgen. Eine weitere gute Quelle für Glukose ist Blut, und japanische Forscher haben eine Brennstoffzelle entwickelt, die mit diesem Stoff betrieben wird, ebenso wie Teams des Rensselaer Polytechnic Institute und der University of British Columbia in Vancouver, Kanada (zum Beispiel wurde letzterer entwickelt, um einen Herzschrittmacher zu betreiben).