Seit langem suchen Forscher nach Möglichkeiten, Wärme auch in kleinen Mengen möglichst effizient in höherwertige Energieformen umzuwandeln, am besten in Strom. Ein Team vom Massachusetts Institute of Technology und der Stanford-University erkundet dabei nun ein neues Prinzip: Es beruht darauf, dass sich die chemischen Eigenschaften von Materialien für Batterie-Elektroden ändern, wenn diese erwärmt oder abgekühlt werden.
Durch geschickte Wahl der Stoffe können die Wissenschaftler in einem Prototyp bei Temperaturen von 20 bis 60 Grad Celsius Spannungen von 55 Millivolt erzeugen und Strom fließen lassen ( PNAS, online). Die Arbeitsgruppe um Gang Chen hatte bei ersten Versuchen das elektrische Aufladen einer Batterie mit Wärme unterstützt. Die Stromzelle wurde auf 60 Grad aufgeheizt, aufgeladen und wieder abkühlt. Sie konnte mehr Elektrizität abgeben, als sie vorher aufgenommen hatte - die Differenz stammte aus der Wärme. Jetzt hat das Team den Aufbau so geändert, dass die Batterie keinen Ladestrom mehr braucht. Sie lädt sich ohne weiteren Eingriff allein durch das Aufwärmen (und auch beim Abkühlen) auf. Ist sie voll, kann sie 20 Minuten lang Strom fließen lassen, bis sie leer ist. Die Besonderheit ist, dass sich die Polarität umkehrt: Was bei 60 Grad der Pluspol ist, wird bei 20 Grad zum Minuspol.
Maximal zwei Prozent der Wärmeenergie würden so zu Elektrizität, zeigen die Forscher. Das liege in der gleichen Größenordnung wie bei anderen Verfahren; mehr als 13 Prozent sind bei diesem Temperaturen schon aus physikalischen Gründen nicht möglich. Das Team um Chen erweitert damit den möglichen Einsatzbereich von Geräten, die Wärme in Elektrizität verwandeln, zu kleineren Temperaturunterschieden. Relativ breit erforscht werden bereits sogenannte thermoelektrische Generatoren, die aus der Hitze eines Autoauspuffs Energie zurückgewinnen.