Je leest:

Nieuwe bron van elektriciteit ontdekt

Nieuwe bron van elektriciteit ontdekt

Auteur: | 10 maart 2010

Amerikaanse wetenschappers hebben een nieuwe manier gevonden om elektriciteit te produceren. Sterke energiegolven door koolstofnanobuisjes brengen een stroom van elektronen op gang. Dit levert omgerekend zo’n honderd keer meer elektriciteit dan de accu van je laptop.

Dat koolstofnanobuisjes bijzonder zijn, is inmiddels geen nieuws meer. De opgerolde laagjes koolstofatomen kunnen materiaal supersterk, chips razendsnel of zonnecellen efficiënter maken. Maar nu blijkt dat ze nóg een tikkeltje bijzonderder zijn. Een team wetenschappers van het Amerikaanse MIT is het gelukt om met sterke warmtegolven elektriciteit te produceren in een koolstofnanobuis.

Een artist impression van het effect dat de Amerikaanse wetenschappers gevonden hebben.
Christine Daniloff

Ring van hitte

Hoe deden ze dat precies? Een koolstofnanobuis werd bedekt met een laagje tri-nitramine: een organische brandstof die hitte afgeeft als het uiteenvalt. Met een laserstraal of een elektrische vonk werd de brandstof aangestoken. Als een lucifer die opbrandt, rolde vervolgens een thermische golf – een puls van warmte – langs de lengte van de nanobuis.

De warmte kwam ook binnenin de buis, waar het zich vanwege de nauwe opening van de nanobuisjes sneller doorheen verplaatste. Deze warmte had op zijn beurt weer een versterkend effect op de brandstof, waardoor een soort ring van hitte ontstond met een temperatuur van 3000 Kelvin. Deze enorme hitte duwt elektronen door de buis heen, met als gevolg een elektrische stroom.

Verrassing

Dat was een grote verrassing voor de onderzoekers. Volgens Michael Strano, één van de betrokken wetenschappers, vonden ze het effect terwijl ze eigenlijk keken naar iets anders, namelijk chemische reacties in één dimensie. “De golven verbaasden ons, en sommige aspecten ervan snappen we nog steeds niet”, vertelt Strano. “We zijn hard aan het werk om de theorie van dit soort nieuwe golven op te stellen.”

Je kunt je voorstellen dat een stroom door een buisje dat honderdduizend keer kleiner is dan een haar niet heel groot is. Volgens Strano gaat het om voltages van ongeveer 100 millivolt. Maar omgerekend naar het gewicht van een lithium-ion accu – een accu die we in onze mobiele telefoon of laptop gebruiken – is dat honderd keer meer elektriciteit dan diezelfde accu genereert.

Grote kans dat je een lithium-ion accu gebruikt. Ze komen veel voor in mp3-spelers, mobiele telefoons, digitale camera’s en laptops. Ze hebben een hoge energiedichtheid en gaan vergeleken met andere batterijen lang mee.

Ook bijzonder is dat de koolstofnanobuisjes tegen zo’n extreem hoge temperatuur bestand zijn. Strano was verrast. “We hebben meerdere golven op dezelfde buisjes losgelaten en we vonden absoluut geen tekenen van schade. Het is voor ons nog een raadsel hoe dat kan. Een verklaring zou kunnen zijn dat de thermische golf zó snel gaat, dat er geen tijd is om verbranding te laten plaatsvinden. We zijn met nauwkeurigere metingen bezig die dit zouden kunnen bevestigen.”

Rijstkorrel

Wetenschappers hebben enhousiast gereageerd op de nieuwe vondst. Maar er moet niet te vroeg gejuicht worden. Het onderzoek is nog in een pril stadium en de ‘elektro-nanobuisjes’ zijn nog ver weg van een praktische toepassing. Zo is de efficiëntie van het maken van elektriciteit in de buisjes nog erg laag. Veel van de energie in de thermische golven gaat nog verloren aan licht en warmte. Dat moet nog verbeterd worden.

Maar áls het zou lukken om de nanobuisjes geschikt te maken voor gebruik in de praktijk zijn tal van toepassingen denkbaar. Ultrakleine elektronische apparaatjes behoren tot de mogelijkheden, zoals sensors of medische hulpmiddelen ter grootte van een rijstkorrel. Bovendien kunnen nanobuisjes oneindig lang elektriciteit leveren, in tegenstelling tot batterijen waarvan de lading langzaam weglekt als je ze niet gebruikt.

Wat vind jij van de veelbelovende nieuwe toepassingen van nanotechnologie? Brengt nanotechnologie een betere wereld, of zijn de risico’s te groot? Geef je mening in de NanoDiscussie van Kennislink!

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 maart 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.