Je hoeft niet meer te wachten totdat het waait of de zon schijnt. Deze alternatieve energie wordt opgewekt uit temperatuurschommelingen.

Dat er uit temperatuurverschillen energie kan worden opgewekt, weten wetenschappers al jaren. Ze maken hierbij gebruik van het thermo-elektrische effect, dat optreedt door een temperatuurverschil op de overgang tussen twee lagen materiaal. Wanneer de warmte van de hete kant naar de koude kant van het materiaal reist, ontstaat er een spanningsverschil en wordt elektrische stroom opgewekt.

Voor dit effect moet het verschil in temperatuur tussen de lagen echter aanzienlijk zijn. Het MIT heeft nu een nieuwe techniek bedacht, die van de bescheiden, dagelijkse temperatuurschommelingen gebruikmaakt om energie op te wekken. Hun ontwerp – de thermische resonator – is door het gebruik van deze schommelingen altijd bruikbaar. Wachten tot dat het waait of de zon schijnt om energie op te wekken, is met deze techniek dus niet meer nodig.

Schuim en was

In de resonator wordt het pyro-elektrisch effect toegepast om energie te verkrijgen. Dit effect vindt plaats in bepaalde materialen, die van nature elektrisch gepolariseerd zijn. Verhitting van het materiaal resulteert in een andere rangschikking van de atomen, waardoor de polarisatie verandert. Deze verandering in polarisatie zorgt voor elektrische spanning. In tegenstelling tot de oudere techniek kunnen kleine temperatuurveranderingen hier al zorgen voor spanning.

Het actieve component in het ontwerp is gecoat schuim, gemaakt van koper of nikkel. Het schuim is doordrenkt met een speciale was, bestaande uit octadecaan. Deze stof is vloeibaar of vast bij verschillende temperaturen. Deze materialenmix is gecoat met de thermische geleider grafeen.

De combinatie van deze drie materialen zorgt voor perfecte thermische effusiviteit: het kan ontzettend snel warmte opnemen en afgeven. Volgens de wetenschappers is dit tot op heden het beste ‘thermische effusiviteitsmateriaal’.

Evenwicht

In het materiaal van de resonator loopt warmte dus snel van de ene kant naar de andere kant. Eén kant is dan altijd iets koeler dan de andere, waardoor de warmte heen en weer blijft gaan ‘in de hoop’ een evenwicht te bereiken. Uit deze ‘beweging’ kan energie worden opgeslagen.

Het materiaal is zestien dagen lang getest. De wetenschappers slaagden erin 350 millivolt potentiële energie en 1,3 milliwatt vermogen te genereren. Dit is meer dan wat een natuurlijk pyro-elektrisch materiaal van dezelfde grootte kan opbrengen.

Bescheiden

De opgewekte energie met deze techniek blijft bescheiden, maar volgens de onderzoekers is het veelbelovend. De kleine temperatuurschommelingen die nodig zijn om energie met deze resonator op te wekken, vinden namelijk overal en elke dag plaats. Wind- en zonne-energie is lastig op te wekken wanneer het niet waait of de zon niet schijnt.

Mogelijk wordt de nieuwe techniek in de toekomst gebruikt om energie te ‘recyclen’. De warmte die vrijkomt bij een koelkastmotor bijvoorbeeld verandert steeds. De motor slaat namelijk aan om de inhoud te koelen en gaat weer uit als de koelkast op temperatuur is. Deze kleine schommelingen kunnen met de resonator van het MIT worden gebruikt om energie op te wekken.

Bronnen: Nature Communications, MIT News, New Atlas

Beeld: MIT

Lees ook:

• Eerste drijvende windpark produceert nu energie
• Dubai bouwt grootste afvalenergiecentrale
• Is kernenergie op te wekken bij kamertemperatuur?

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!