Nanotechnologie: Energie gewinnen und speichern für die Zukunft

Symbolbild für den Themenbereich Energiegewinnung

Der Einsatz der Nanotechnologie im Energiesektor erstreckt sich auf drei große Bereiche: Energiegewinnung, -umwandlung und -speicherung. Weil fossile Rohstoffquellen wie Kohle und Erdgas für die Stromerzeugung nicht ewig reichen, arbeiten Forscher und Unternehmer unter Hochdruck an Konzepten für die Nutzung erneuerbarer Energien.

Wichtige Anwendungen werden hier zum Beispiel die Brennstoffzellen sein, in denen Strom durch eine chemische Reaktion erzeugt wird. Eine ebenso wichtige Rolle wird in Zukunft die Solarenergie spielen. Sonnenlicht kann durch Nanotechnologie noch wirksamer in Strom und Wärme umgewandelt werden. Weiterhin gibt es Entwicklungen, Batterien und Akkus leistungsfähiger zu machen.

Das soll erreicht werden:

  • Verbrennungsprozesse zur Energiegewinnung (z.B. im Kraftstoffmotor) vollständiger ablaufen zu lassen
  • Energieverluste (z. B. Reibungswärme in Antriebskomponenten) zu verringern
  • Sonnenlicht nach dem Vorbild der Natur mit höherem Wirkungsgrad in Strom oder Wärme umzuwandeln
  • Wärme in Strom umzuwandeln (Thermoelektrika)
  • Chemische Energie zur Stromerzeugung zu nutzen (z .B. die kontrollierte Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff)
  • Strom auf möglichst kleinem Raum effizient zu erzeugen, zu speichern und zu leiten

Heutige und zukünftige Anwendungen sind beispielsweise:

  • verbrennungsfördernde Nanopartikelzusätze für Treibstoffe
  • Antireflexgläser für Solarzellen (Photovoltaiksysteme) und Sonnenkollektoren
  • flache und flexible Farbstoffsolarzellen auf Folie
  • Brennstoffzellen für Wasserstoffantrieb
  • Anoden-, Kathoden- und Trennmembranen für Lithium-Ionen-AkkusLithium-Ionen-Akkus
    Bei Ionen handelt es sich um Atome, die durch fehlende oder zusätzliche Elektronen eine elektrisch positive oder negative Ladung besitzen. Ein Kation ist ein positiv geladenes Ion; ein Anion dagegen negativ geladen.
  • Thermoelektrika in der Kleidung, die Körperwärme in Strom umwandeln
Treffpunkt Nanowelten
Solarkollektor auf Hausdach
Foto: Fraunhofer Institut für Silicatforschung

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Struktur eines Pflanzenblattes in Nahaufnahme
Foto: Janine Blank/aboutpixel.com

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schematische Darstellung eines dreidimensionalen Gitternetzes
Foto: Teledesign

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