Auch im Schlaf

Pflaster versorgt Elektronik mit Strom aus Schweiß

Wissenschaftler der University of California San Diego haben einen dünnen, flexiblen Streifen entwickelt, der aus dem Schweiß von Fingerkuppen Strom erzeugt, um damit unter anderem Wearables und Sensoren zu betreiben. Im Gegensatz zu anderen schweißbetriebenen Geräten soll die „Biobrennstoffzelle“ keinerlei körperliche Anstrengung erfordern und demnach auch dann Energie gewinnen, wenn der Träger beispielsweise schläft.

Das Gerät beziehe den größten Teil seiner Leistung aus dem Schweiß, der von den Fingerkuppen produziert werde, die eine 24-Stunden-Schweißfabrik seien, so die Universität in einer Mitteilung. „Es ist eine wenig bekannte Tatsache, dass die Fingerkuppen eine der schweißtreibendsten Stellen am Körper sind; jede ist mit über tausend Schweißdrüsen gefüllt und kann 100 bis 1000 Mal mehr Schweiß produzieren als die meisten anderen Bereiche des Körpers“, hieß es.

„Der Grund, warum wir uns an anderen Körperteilen schwitzender fühlen, ist, dass diese Stellen nicht gut belüftet sind“, erläuterte Nanoingenieur und Co-Studienautor Lu Yin. „Dagegen sind die Fingerkuppen immer der Luft ausgesetzt, sodass der Schweiß beim Austreten verdunstet. Anstatt ihn also verdunsten zu lassen, verwenden wir unser Gerät, um diesen Schweiß zu sammeln, und er kann eine beträchtliche Menge an Energie erzeugen.“

Um Schweiß aus einem so kleinen Bereich zu sammeln und nutzbar zu machen, war laut Yin jedoch eine innovative Materialtechnik erforderlich. Die Forscher mussten verschiedene Teile des Geräts so bauen, dass sie super absorbierend sind und die Chemikalien im menschlichen Schweiß effizient in elektrische Energie umwandeln.

(Bild: UC San Diego)

Schweiß-Biobrennstoffzelle
Herausgekommen ist ein dünner, flexibler Streifen, der wie ein Pflaster um die Fingerspitze gewickelt werden kann. Eine Polsterung aus Carbon-Schaum-Elektroden nimmt Schweiß auf und wandelt ihn in elektrische Energie um. Die Elektroden sind mit Enzymen ausgestattet, die chemische Reaktionen zwischen Laktat- und Sauerstoffmolekülen im Schweiß auslösen, um Strom zu erzeugen. Unter den Elektroden befindet sich ein Chip aus einem sogenannten piezoelektrischen Material, das beim Drücken zusätzliche elektrische Energie erzeugt.

Wenn der Träger schwitzt oder auf den Streifen drückt, wird die elektrische Energie in einem kleinen Kondensator gespeichert und bei Bedarf an andere Geräte abgegeben.

Strom im Schlaf erzeugen
Die Forscher ließen eine Person das Gerät an einer Fingerspitze tragen, während sie sitzende Tätigkeiten ausführte. Aus zehn Stunden Schlaf sammelte das Gerät fast 400 Millijoule Energie - das reiche aus, um eine elektronische Armbanduhr 24 Stunden lang mit Strom zu versorgen, hieß es. Eine Stunde Tippen und Klicken der Computermaus generierte fast 30 Millijoule - und das an nur einer Fingerspitze. Streifen an den restlichen Fingerspitzen würden zehnmal mehr Energie erzeugen, so die Forscher.

(Bild: thinkstockphotos.de)

„Durch die Nutzung des Schweißes auf der Fingerkuppe - der auf natürliche Weise abfließt, unabhängig davon, wo Sie sich befinden oder was Sie tun - bietet diese Technologie einen Netto-Energiegewinn ohne Anstrengung des Benutzers. Das nennen wir eine maximale Energierendite“, sagte Joseph Wang, Professor für Nanotechnologie an der UC San Diego Jacobs School of Engineering und leitender Autor der Studie.

Nicht nur „eine weitere coole Sache“
Wang und sein Team wollen aus ihrer Erfindung nun ein „praktisches Gerät“ machen. „Wir wollen zeigen, dass dies nicht nur eine weitere coole Sache ist, die eine kleine Menge Energie erzeugen kann, und das war‘s dann - wir können die Energie tatsächlich nutzen, um nützliche Elektronik wie Sensoren und Displays zu versorgen“, sagte Yin.