Maschinen und elektronische Geräte erzeugen oft Abwärme, die nur schwer zu nutzen ist. Ließe sich daraus Strom erzeugen, böte sich ein sauberer und nachhaltiger Ansatz zur Energiegewinnung, ideal für stromsparende Elektronikanwendungen.
Thermoelektrische Generatoren, also Maschinen, die Strom durch Nutzung von Temperaturunterschieden erzeugen, gibt es bereits, aber der Wirkungsgrad der thermoelektrischen Umwandlung ist niedrig und sie müssen bis zu Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt werden. Der Wirkungsgrad kann jedoch erheblich verbessert werden, indem man Quanteneffekte ausnutzt.
EMPA Forschende verwenden dazu Graphen-Nanobänder, die auch bei deutlich höheren Temperaturen noch stabil sind. Ziel ist, sie in eine Quantenwärmekraftmaschine zu integrieren und diese bei Raumtemperatur zum Laufen zu bringen. Da die Quantenpunkte nur wenige Nanometer groß sind, müssen für die elektrische Kontaktierung spezielle Herstellungstechniken entwickelt werden. Außerdem werden maßgeschneiderte Messsysteme benötigt, um die Effizienz der Energieumwandlung zu ermitteln. Wenn alles gut geht, könnte Perrin in den nächsten Jahren eine winzige Wärmekraftmaschine auf einem Chip entwickeln. Diese könnte nicht nur Strom aus Abwärme erzeugen, sondern wäre durch Umkehrung des Funktionsprinzips auch für eine effiziente Kühlung geeignet.
