Forscher des MIT und der Universitäten von Madrid konnten einen Halbleiter-Prototyp fertigen, mit dem sich aus WLAN-Signalen erstmals Gleichspannung erzeugen und so kabellos Strom gewinnen lässt.
Die Gruppe um Dr. Xu Zhang, Ingenieur am MIT und spezialisiert auf Nanomaterialien, veröffentlichte im Januar 2019 gemeinsam einen entsprechenden Artikel in „nature“, einem internationalen Wissenschaftsmagazin. Mit der Rückgewinnung von Energie aus den Radiowellen von WLAN-Routern könnten zukünftig dezentrale Geräte und Schaltungen kabellos mit Strom versorgt werden, so die Hoffnung der Wissenschaftler. Denn eine kabellose Energiegewinnung fehlt bislang, um wirklich unabhängige, selbstversorgende Schaltungen – etwa Sensoren – zuverlässig zu betreiben.
Flexible Folie mit Molybdänsulfid-Beschichtung
Der Schlüssel zur erfolgreichen Energiegewinnung aus den allgegenwärtigen WLAN-Wellen liegt in einer Folie mit einer sehr dünnen Beschichtung aus Molybdänsulfid, Palladium und Gold. Die Schicht aus Molybdänsulfid ist extrem dünn, sie hat nämlich nur drei Atomlagen.
Zur Umwandlung von elektromagnetischen Wellen in Gleichspannung werden üblicherweise sogenannte Rectennas aus flexiblen Halbleitern eingesetzt, nach dem englischen Begriff „rectifying antenna“ (gleichrichtende Antenne). Dieses Prinzip hatte bisher nicht mit hochfrequenten Radiowellen funktioniert: Die Signale von WLAN-Routern operieren bei 2,4 und 5,9 Gigahertz, und mit den bisher verwendeten Konstruktionen konnten diese hochfrequenten elektromagnetischen Wellen aufgrund mangelnder Leitfähigkeit der Rectenna-Schaltungen nicht in andere Energieformen umgewandelt werden.
Überall Strom aus dem WLAN?
Mit ihrem Prototypen konnten die Forscher aus Massachusetts und Spanien nun etwa 40 Mikrowatt elektrische Leistung erzielen, wobei das ursprüngliche WLAN-Signal mit einer Leistung von 150 Mikrowatt gesendet wurde. Das bedeutet, die gewonnene Energie würde für stromsparende Mikrochips und Sensoren ausreichen, je nach verfügbarer Fläche für die Rectenna-Folie könnte die Leistung letztlich auch noch etwas gesteigert werden.
Die Wissenschaftler sehen eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Durch ihre Flexibilität und Biegsamkeit könnte die neuartige Rectenna-Folie vielseitig eingesetzt werden. Neben Sensornetzwerken wären Einsätze im Bereich der sogenannten „Wearables“ mit geringem Energiebedarf und in medizinischen Implantaten denkbar.
