Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern hat erstmals die Möglichkeit demonstriert, messbare Mengen elektrischer Energie über einen optischen Diode direkt aus der Kälte des Weltraums zu gewinnen. Das auf den Himmel gerichtete Infrarot-Halbleitergerät nutzt den Temperaturunterschied zwischen der Erde und dem Weltraum zur Energieerzeugung.
„Das riesige Universum an sich ist eine thermodynamische Ressource“, erklärt Shanhui Fan, einer der Autoren der Studie. „Aus der Perspektive der optoelektronischen Physik gibt es eine sehr schöne Symmetrie zwischen dem Sammeln von einfallender und ausgehender Strahlung.“
Im Gegensatz zur Nutzung der auf die Erde einfallenden Energie, wie es traditionelle Solarpanels tun, ermöglicht der negative optische Diode die Gewinnung von Elektrizität, wenn Wärme die Oberfläche verlässt und zurück ins All strömt. Indem sie ihr Gerät in den Weltraum richteten, dessen Temperatur sich nahe dem absoluten Nullpunkt befindet, konnte die Gruppe von Wissenschaftlern einen ausreichend großen Temperaturunterschied zur Energieerzeugung erzeugen.
„Die Menge an Energie, die wir durch dieses Experiment gewonnen haben, liegt derzeit weit unter dem theoretischen Maximum“, ergänzt Masashi Ono, ein weiterer Autor der Studie.
Die Wissenschaftler schätzen, dass ihr derzeitiges Gerät etwa 64 Nanowatt pro Quadratmeter erzeugen kann. Dies ist eine extrem geringe Menge an Energie, aber in diesem Fall ist die Bestätigung des Konzepts ausschlaggebend. Die Forscher können das Gerät in Zukunft optimieren, indem sie die quantenoptischen Eigenschaften der Materialien, die sie im Dioden verwenden, verbessern.
Die Berechnungen haben gezeigt, dass das Gerät, unter Berücksichtigung atmosphärischer Effekte und nach einigen Verbesserungen, theoretisch fast 4 Watt pro Quadratmeter erzeugen könnte – etwa eine Million Mal mehr als im Experiment erzielt wurde und ausreichend, um kleine Geräte mit Energie zu versorgen, die nachts betrieben werden müssen. Zum Vergleich: Moderne Solarpanels erzeugen zwischen 100 und 200 Watt pro Quadratmeter.
Während die Ergebnisse vielversprechende Effekte für Geräte zeigen, die in den Himmel gerichtet sind, weist Shanhui Fan darauf hin, dass dasselbe Prinzip für die Wiederverwendung der von Maschinen abgegebenen Wärme angewendet werden kann. Derzeit konzentriert er sich mit seinem Team darauf, die Effizienz ihres Geräts zu verbessern.
Studie in der wissenschaftlichen Publikation des American Institute of Physics (AIP).
Quelle: 3dnews.ru
