Vibration Energy Harvester

[WotanWahn]

Wie ich gestern gelesen habe, bekommt Herr Keshe eventuell Konkurrenz von einem Physiker namens Paul Thibado von der Universität Arkansas.

https://iq.intel.de/natuerliche-bewegung-in-2-d-material-soll-saubere-und-unbegrenzte-energie-liefern/

Dass die einatomig dicke Folie sich entsprechend der brownschen Molekularbewegung hin- und herbewegen soll, kann ich ja noch nachvollziehen. Aber dass sie in der oberen Elektrode eine positive Ladung und in der unteren Elektrode eine negative Ladung induzieren soll, ist mir unverständlich. Wenn die Folie gegenüber den Elektroden geladen ist, könnte sie bei Annäherung an die Elektroden (ohne Berührung, denn dann wäre die Ladung futsch) allenfalls ein Wechselfeld mit der Frequenz der brownschen Molekularbewegung erzeugen. Ob sich das dann gleichrichten und nutzen lässt, sei dahingestellt.

Dann könnte man eher das durch Wärmerauschen hervorgerufene Signal einer Antenne oder elektronischen Schaltung gleichrichten und sich die Herstellung der einatomig dicken Grafitfolie sparen.

[celsus]

Wie ich gestern gelesen habe, bekommt Herr Keshe eventuell Konkurrenz von einem Physiker namens Paul Thibado von der Universität Arkansas.

Keshe ist konkurrenzlos, schließlich ist er der Messias.

Was mir an dem Text auffällt ist, dass es bisher noch keine erfolgreichen praktischen Versuche gibt - zumindest wird nicht erwähnt, dass das Teil tatsächlich mit einer Last betrieben wurde. Höchstwahrscheinlich hören wir sowieso nie wieder davon, wie von unzähligen ähnlichen Entdeckungen zuvor. Davon abgesehen kommt man natürlich auch mit Graphen nicht am Energieerhaltungssatz vorbei.

[Schwuppdiwupp]

Seid jetzt mal nicht zu skeptisch : Es wird bei diesem "Graphen-Generator" keineswegs gegen Gesetze der Thermodynamik verstoßen.

Im Grunde wird nur mechanische Energie in Form von Vibrationen in elektrische Ernergie umgewandelt. Bei einem Dynamo sind es statt der Vibrationen Drehbewegungen. Nur die physikalische Wirkungsweise ist also eine andere.

Man denke auch an den Seebeck-Effekt: https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelektrizit%C3%A4t#Seebeck-Effekt

[WotanWahn]

Oh mea culpa, Celsus, wie konnte ich das übersehen!

Schwuppdiwupp, nach meiner Ansicht wird gegen den 2. Haupsatz verstoßen,  weil keine Potentialdifferenz genutzt werden soll, wie bei dem von Dir zitierten Seebeck-Effekt, sondern die brownsche Molekularbewegung auf demselben Temperaturpotential direkt ausgenutzt werden soll. Deswegen ja die einmolkulare Schichtdicke der Folie. Während bei einer mehrmolekularen Schichtdicke die Bewegungen der Moleküle in Querricht in den einzelnen Schichten gegenläufig gerichtet sein können und sich dadurch gegenseitig aufheben würden, nehmen die Forscher wohl an, dass das bei einer einzigen Schicht nicht auftreten kann.

Allerdings kann ich mir vorstellen, dass die Schwingung der Folie nicht so einheitlich harmonisch abläuft, wie im Video gezeigt, sondern von parasitären Oberwellen überlagert ist. Das heißt, die Schwingungen der Moleküle können trotz der einen Schicht gegenläufig gerichtet sein, weil die Bindungskräfte nicht groß genug sind, um eine ausreichend steife Schicht zu bilden. Die Folge wäre, dass sich die Bewegungen doch wieder weitgehend aufheben und man nichts an "Vibrationsenergie" abzweigen kann.

Außer dem Messias, der eigene Gesetze erlassen kann.

[Schwuppdiwupp]

Überzeugt mich noch nicht. Und es könnte sein, dass du die Wirkung der statischen Ladung (die Graphen-Schicht ist im Beispiel negativ polarisiert) bei der Wirkungsweise nicht ins Kakül ziehst.

Ich verstehe die zugrunde liegende Idee als eine Art Umkehrung des Funktionsprinzips elektrostischer Lautsprecher.



Dessen ungeachtet ist der Artikel irreführend bis idiotisch geschrieben.

Allerdings wollen Forscher nun tatsächlich ein Schlupfloch gefunden haben, das die Gesetze der Physik außer Kraft zu setzen scheint und eines Tages als Quelle für saubere und unbegrenzte Energie dienen könnte.

Selbstverständlich haben die Forscher kein Schlupfloch gefunden, dass die Gesetze der Physik außer Kraft setzt. Außerdem mag die Energie "sauber" sein (was immer man darunter auch versteht), aber "unbegrenzt" ist sie nicht - zumindest nicht in dem Sinne, wie sich viele Leser das vorstellen nach diesem Text. Denn selbstverständlich entzieht der Graphen-Generator die für die  Ladungstrennung benötigte Kraft der Umgebung als Wärme- bzw. Bewegungsenergie.

[eLender]

Ich grätsche hier mal halbwegs unqualifiziert rein, da ich mir den Artikel nicht angesehen habe und nur über begrenzte Physik-Kenntnisse verfüge. Aber wenn ich sehe, dass da anscheinend eine Temperaturdifferenz genutzt wird, die sehr klein sein soll, dann erinnere ich mich dunkel an Carnot. Der Wirkungsgrad einer "Wärmemaschine" hängt dummerweise von der absoluten Temperaturdifferenz ab. Daran ist schon so manche "Revolution" gescheitert.

Den Kommi habe ich mir erlaubt, da ihr schon zu weit von Keshe abgedriftet seit. In dessen Universum gelten die Gesetze der Natur nämlich nicht. Gut, die der unbegrenzten Dummheit schon (frei nach Einstein). Ich habe die Sache länger nicht mehr verfolgt; dachte schon, das hätte sich erledigt. Wenn man daran denkt, dass der die Masche schon seit ...ähm... beinahe einem Jahrzehnt läuft, dann verliert man beinahe den Glauben an die Menschheit. Moment, den habe ich ja schon verloren.

[pelbilkolm]

So wie das in dem Video erklärt ist, transportiert die Graphenschicht einfach nur Ladungen. Es wird aber nirgends erwähnt wo die überhaupt herkommen sollen... Im Video sind die beiden Platten am Anfang schon unterschidlich geladen.
Errinnert mich am ehesten an so was: https://www.youtube.com/watch?v=ndYrNn3EK28

[celsus]

So wie das in dem Video erklärt ist, transportiert die Graphenschicht einfach nur Ladungen. Es wird aber nirgends erwähnt wo die überhaupt herkommen sollen... Im Video sind die beiden Platten am Anfang schon unterschidlich geladen.
Errinnert mich am ehesten an so was: https://www.youtube.com/watch?v=ndYrNn3EK28

Erinnert mich an Herrn Turtur, der bis heute nicht herausgefunden hat, woher sein Brummkreisel die Ladung bekommt (Tipp: Vom angeschlossenen Hochspannungsnetzteil)

[celsus]

So wie das in dem Video erklärt ist, transportiert die Graphenschicht einfach nur Ladungen. Es wird aber nirgends erwähnt wo die überhaupt herkommen sollen... Im Video sind die beiden Platten am Anfang schon unterschidlich geladen.

Noch ein anderer Gedanke dazu: Die brownsche Bewegung ist ja temperaturabhängig. Wenn ich dem System nun Energie entziehe, sollte es doch abkühlen und damit die Bewegung verlangsamen, womit dann nach kurzer Zeit auch keine Energie mehr entzogen werden kann.

Hm, das haben garantiert Leute untersucht, die klüger und wesentlich gebildeter sind als ich, aber an der verfügbaren Erklärung fehlt einfach etwas.

http://bigthink.com/robby-berman/graphene-may-someday-power-the-world

Unlike other materials' individual atoms moving randomly, the carbon atoms in graphene remain connected in their layer and thus move together, which allows the energy from those ripples to be captured using nanotechnology.

Thibado has invented the Vibration Energy Harvester, or VEH, for doing this, and he's been awarded a provisional patent for his device that can run tiny motors.

While the amount of energy produced by each graphene layer is minuscule, it's easy to see how it can scale upwards.

Wenn "amount of energy" hier tatsächlich so gemeint ist, bedeutet das eher, dass das Graphen als Energiespeicher eingesetzt werden kann. Das passt aber nicht mit dem "harvest" zusammen. Und auch nicht mit "produced". Offenbar werden hier mal wieder wahllos Begriffe gebullshittet.


Weiter:

Still, you can fit 20,000 such pieces on the head of a pin. A thin membrane of graphene layers could power a watch forever without the need for recharging, and imagine the possibilities for large "batteries" built from graphene: They could run indefinitely, never need recharging, and be absolutely clean.

Das wäre dann eher eine Energieumwandlung, bei der Umgebungswärme in brownsche Bewegung und selbige dann in Ladungstrennung umgewandelt wird. Also ein Generator, keine Batterie.

[Schwuppdiwupp]

So wie das in dem Video erklärt ist, transportiert die Graphenschicht einfach nur Ladungen. Es wird aber nirgends erwähnt wo die überhaupt herkommen sollen... Im Video sind die beiden Platten am Anfang schon unterschidlich geladen.

Das ist in der Tat ein Punkt, der geklärt werden müsste.

Noch ein anderer Gedanke dazu: Die brownsche Bewegung ist ja temperaturabhängig. Wenn ich dem System nun Energie entziehe, sollte es doch abkühlen und damit die Bewegung verlangsamen, womit dann nach kurzer Zeit auch keine Energie mehr entzogen werden kann.

Richtig! Aber bis die Null Kelvin erreicht sind, dauert's halt ein wenig.

[...] an der verfügbaren Erklärung fehlt einfach etwas. [...]

Wenn "amount of energy" hier tatsächlich so gemeint ist, bedeutet das eher, dass das Graphen als Energiespeicher eingesetzt werden kann. Das passt aber nicht mit dem "harvest" zusammen. Und auch nicht mit "produced". Offenbar werden hier mal wieder wahllos Begriffe gebullshittet.

Das kann man nicht leugnen.

Still, you can fit 20,000 such pieces on the head of a pin. A thin membrane of graphene layers could power a watch forever without the need for recharging, and imagine the possibilities for large "batteries" built from graphene: They could run indefinitely, never need recharging, and be absolutely clean.

Das wäre dann eher eine Energieumwandlung, bei der Umgebungswärme in brownsche Bewegung und selbige dann in Ladungstrennung umgewandelt wird. Also ein Generator, keine Batterie.

Genau so verstehe ich das Prinzip auch, dessen Funktionsweise mir zumindest denkbar und plausibel erscheint.

Was ich aber beim besten Willen nicht abschätzen kann, ist, ob es auch technisch umsetzbar ist. Wie bereits angesprochen: Woher kommt z. B. das ständige negative Potenzial der Graphenschicht? Muss dazu eine konventionelle Batterie verwendet werden? Auf welche fertigungstechnischen Probleme stößt man bei der Massenherstellung dieser Nanotechnologie? Stören irgendwelche quantenmechanische Einflüsse den gewünschten Effekt? etc. p. p.

Die Fragestellungen dürften für einige Doktorarbeiten reichen.

[celsus]

Woher kommt z. B. das ständige negative Potenzial der Graphenschicht? Muss dazu eine konventionelle Batterie verwendet werden?

Nu ja, wenn sich das Gitter bewegt, ändert sich auch ständig der Abstand zwischen den Atomen und somit auch deren Ladungen. Entfernen sie sich, steigt das Potential und wenn sie sich wieder aufeinander zubewegen sinkt das Potential. Also haben wir eine ständige elektrische Potentialänderung oder ein elektrisches Wechselfeld, das durchaus genutzt werden kann um Strom fließen zu lassen - so lange Wärmeenergie zugeführt wird. Das könnte also zum lange ersehnten Wärme-zu-Elektrizität-Konverter werden. Ob der Wirkungsgrad brauchbar ist muss sich zeigen. Ob das technisch zu bewerkstelligen ist auch. Aber hey "Nanotechnologie !!1!" und zum Patent angemeldet ist es auch. Was kann da noch schiefgehen. 

[celsus]

OK, hier wird es klarer. Es handelt sich nicht nur um brownsche Bewegung sondern zusätzlich eine wellenförmige Begewung des Graphen-Gitters. Und es geht um "harvesting", wie vermutet. Also Energieumwandlung.

When Thibado's team analyzed the "point mode" data, they could observe two distinct features: small Brownian motion and larger, coordinated movements. In these larger movements, the entire ripple buckled, flipping up and down like a thin piece of metal being repeatedly flexed.

The pattern of small random motion combined with larger sudden movements is known as Lévy flights. This phenomenon can be observed in a variety of contexts, such as biomedical signals, climate dynamics, the behavior of foraging animals, and even the movement of crowds at Disney World. Thibado is the first to have observed these flights spontaneously occurring in an inorganic atomic-scale system. His team published these results in the journal Physical Review Letters.

Such a device would involve a negatively charged sheet of graphene suspended between two metal electrodes. When the graphene flips up, it induces a positive charge in the top electrode, and when it flips down, it charges the bottom one, creating an alternating current.

Thibado predicts that his generators could transform our environment, allowing any object to send, receive, process, and store information, powered only by room temperature heat

Dann bin ich zufrieden. Energieerhaltungssatz gerettet, Prinzip ist verständlich, aber die vorherigen Artikel wurden von Leuten geschrieben die überhaupt nicht begriffen haben worum es geht.

Edit: Link vergessen https://researchfrontiers.uark.edu/good-vibrations/

[Schwuppdiwupp]

Davon ist auszugehen, wenn man in Physical Review Letters publiziert.

... many physicists and other scientists consider Physical Review Letters to be one of the most prestigious journals in the field of physics. [1][2][3]

https://en.wikipedia.org/wiki/Physical_Review_Letters

[WotanWahn]

Dann bin ich zufrieden. Energieerhaltungssatz gerettet,

1

Und der zweite Hauptsatz, der besagt, dass eine Potentialdifferenz existieren muss, also ein Temperaturgefälle zwischen Raumtemperatur und ?? ja und  was?? Wo ist der zweite Hauptsatz erfüllt? Das sehe ich nicht, wie ich schon weiter oben schrieb.

[WotanWahn]

Ich vermute mal, die "larger coordinated movements" des "grafen" werden nicht durch brownsche Molekularbewegung, sondern durch Magnetfelder des Linsensystems des von der Forschern verwendeten Elektronenmikroskops erzeugt, die die einatomig dicke Grafenschicht als Feder-Masse-System zu Schwingungen anregen und zufällig eine Resonanzfrequenz treffen. Ob wohl auch noch elektrische Energie gewonnen werden kann, wenn das Elektronenmikroskop abgeschaltet ist?