zum Inhalt springen

Hydrogel kühlt Batterien und erzeugt Strom

Chinesische Forscher*innen haben ein Hydrogel entwickelt, das zukünftig Handys und Laptops kühlen könnte, die Gefahr von Überlastung vermindert und dabei Strom erzeugt.

Eine Schicht dünnen Hydrogels in einer Petrischale
Kühlendes Hydrogel, Foto: Nano Letters 2020, DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00800

Der dünne Film besteht aus einem Kunststoffgerüst, in dem Wasser eingelagert ist. Er wird direkt auf die Batterie gelegt. Das System hat ein Team um Xuejiao Hu von der Wuhan University entwickelt. Die chinesischen Forscher*innen stellen es in der Fachzeitschrift "Nano Letters" vor.

Gel entzieht Luft Wasser

Wenn das Wasser im Hydrogel aufgrund der Wärme, die Batterien oder mikroelektronische Bauteile abgeben, verdampft, entsteht Verdunstungskälte. Die kann jeder spüren, der einen angefeuchteten Finger in den Wind hält. Das Gel ist ein Selbstversorger. Es entzieht der Umgebungsluft Wasser, wenn es während einer Betriebspause nichts zu kühlen gibt, sodass das Gel wieder fit wird für den nächsten Zyklus ist.

In das Gel ist ein thermoelektrisches Element integriert, das Strom erzeugt, und die Batterie ein wenig entlastet. Das basiert auf dem Seebeck-Effekt, den der gleichnamige Arzt und Physiker bereits 1821 entdeckte. Wenn eine Kombination aus zwei verschiedenen Metallen einer Temperaturdifferenz ausgesetzt wird, entsteht ein elektrischer Strom. In diesem Fall ist es auf der einen Seite die Wärme der Batterie, auf der anderen das kühle Gel.

Batterietemperatur sinkt

Um die Funktionsfähigkeit des thermoelektrischen Kühlgels zu demonstrieren, platzierten die Forscher*innen es auf einer Smartphone-Batterie, während diese mit dem höchstmöglichen Stromfluss geladen wurde. Die Leistung des Pads lag bei fünf Mikrowatt. Die Temperatur der Batterie reduzierte sich um 35 Grad Celsius.

Wenn mobile elektronische Geräte längere Zeit genutzt werden, können sie sich so stark erhitzen, dass sie langsamer arbeiten, Komponenten zerstört werden oder sogar Brände und Explosionen auftreten. "Die Temperatursenkung erhöht die Sicherheit von Batterien", sagt Xuejiao Hu. Die gewonnene elektrische Energie lasse sich nutzen, um den Batteriezustand zu überwachen oder das Kühlsystem zu kontrollieren. Auch wenn es keine extreme Überhitzung gibt, können Schäden auftreten, die die Lebensdauer von Geräten beeinträchtigen. Gute Kühlmechanismen können diese daher verlängern.

Durch die Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich mit dem Einsatz von Cookies einverstanden. Mehr Informationen