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Elektrischer Strom aus Mikrowellen

13.11.2013

Unter Verwendung kostengünstiger Materialien, die auf die Erfassung von Mikrowellensignalen abgestimmt sind, haben Forscher der Duke University (USA) ein Leistungsgerät mit der Effizienz moderner Sonnenkollektoren entwickelt.

Das drahtlose Gerät wandelt Mikrowellen in Gleichstrom um, der ausreicht, um den Akku eines Handys oder eines kleinen elektronischen Geräts aufzuladen. Das Gerät funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip wie Sonnenkollektoren, die Lichtenergie in elektrischen Strom umwandeln. Aber dieses vielseitige Gerät, sagen seine Entwickler, kann so konfiguriert werden, dass es Signale von anderen Quellen sammelt, einschließlich Satellitensignalen, Audiosignalen oder Wi-Fi-Signalen. Das Geheimnis des neuen Geräts liegt in der Verwendung von Metamaterialien (Materialien, deren Eigenschaften nicht durch die Eigenschaften der Bestandteile bestimmt werden, sondern durch eine künstlich geschaffene Struktur). Das Metamaterial kann verschiedene Formen von Wellenenergie einfangen und in nützliche Elektrizität umwandeln.

Die Entwickler des Geräts verwendeten eine Reihe von fünf Glasfaser- und Kupferleitern, die auf einer Montageplatte miteinander verbunden waren, um Mikrowellen in 7,3 Volt elektrische Energie umzuwandeln. Im Vergleich dazu liefern USB-Ladegeräte für elektronische Geräte etwa 5 V. Derzeit, so die Forscher, liegt der Wirkungsgrad ihres Geräts bei 37 %, was mit dem Wirkungsgrad von Sonnenkollektoren vergleichbar ist. Aber ein solcher Energiewandler kann jede Frequenz von Radiowellen sowie Vibrations- und Schallenergie nutzen, um Strom zu erzeugen.

Bis dahin war die meiste Arbeit mit Metamaterialien theoretisch, aber jetzt haben Wissenschaftler der Duke University bewiesen, dass ein solches Material für Benutzergeräte nützlich sein kann. Die Entwickler schlagen vor, dass die Metamaterialabdeckung an der Decke eines Raums befestigt und so konfiguriert werden kann, dass sie ein Wi-Fi-Signal aufnimmt, das sonst einfach „verloren“ wäre.

Mit geringfügigen Modifikationen können Metamaterialien in Mobiltelefone eingebaut werden, sodass das Telefon drahtlos aufgeladen werden kann. Wenn also Menschen an Orten leben, an denen es keinen Zugang zu einer herkömmlichen Steckdose gibt, kann das Telefon durch die Strahlung benachbarter Mobilfunkmasten aufgeladen werden.

Der Vorteil der Erfindung von Wissenschaftlern der Duke University ist der niedrige Preis. Darüber hinaus sind Kompositbatterien in sich abgeschlossen, sodass Sie bei Bedarf einfach ein paar weitere Elemente hinzufügen können, wenn Sie die Kapazität erhöhen möchten.

Die Wissenschaftler sagen, dass ihr innovativer Stromrichter, der beispielsweise Signale von Satelliten aufnimmt, Instrumente an einem abgelegenen Ort, in den Bergen oder in der Wüste mit Strom versorgen kann – dort, wo geforscht wird und Instrumente zur Langzeitbeobachtung und -messung stehen können erforderlich.

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