Dem Forscherteam rund um Gustav Nyström der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, kurz Empa, ist es gelungen, eine Einweg-Batterie aus Papier zu entwickeln, die mit etwas Wasser aktiviert werden kann. Die Papierbatterie stellt eine umweltfreundliche Alternative zur herkömmlichen Einwegbatterie dar.
Wie funktioniert die Papierbatterie?
Zu der revolutionären Papierbatterie wurde bereits eine Proof-of-Concept-Studie veröffentlicht, wodurch die prinzipielle Durchführbarkeit belegt ist. Die Batterie ist ein rechteckiger Papierstreifen, auf den drei verschiedene Tinten aufgedruckt sind:
- Vorderseite: Tinte mit Graphitflocken, die als negativer Pol der Batterie fungiert (Kathode)
- Rückseite: Tinte mit Zinkpulver, die als positiver Pol der Batterie fungiert (Anode)
- Beidseitig über den anderen Tinten: Tinte mit Graphitflocken und Ruß, die beide Pole mit zwei Drähten, die am gewachsten Ende angebracht sind, verbindet
Zudem ist in dem gesamten Papierstreifen Kochsalz verteilt. Wird nun etwas Wasser hinzugefügt, löst sich das Papier im Kochsalz auf. Dies sorgt für die Freisetzung von geladenen Ionen und die ionische Leitfähigkeit des Elektrolyten. Dieser Vorgang aktiviert die Papierbatterie, da das enthaltene Zink durch die Verteilung der Ionen im Papier oxidiert und die Elektronen freigesetzt werden. Wird der externe Stromkreis geschlossen, können die Elektronen jetzt von der zinkhaltigen Anode über die Drähte und die Tinte mit Ruß und Graphitflocken zu der Kathode fließen. Dort trifft die Anode auf Sauerstoff und reduziert diesen. Die Vorgänge erzeugen den elektrischen Strom.
Welche Vorteile bringt die Papierbatterie?
Der wesentliche Vorteil dieser Einweg-Batterie ist, dass all ihre Komponenten biologisch abbaubar sind. Hierdurch können die Umweltauswirkungen von Wegwerf-Elektronik mit geringem Stromverbrauch reduziert werden.
„[…] im Gegensatz zu vielen Metall-Luft-Batterien, bei denen eine Metallfolie verwendet wird, die nach und nach aufgebracht wird, wenn die Batterie in Gebrauch ist, geben wir bei unserem Design nur gerade die Menge an Zink in die Tinte, die für die jeweilige Anwendung tatsächlich benötigt wird“, erklärt der Empa-Forscher Gustav Nyström.
Mit dem Strom, der mit der Papierbatterie erzeugt wird, können elektrische Geräte wie beispielsweise medizinische Diagnosegeräte, Umweltsensoren oder intelligente Etiketten zum Tracking von Objekten betriebe werden. Betrieben werden kann demnach Einweg-Elektronik mit geringem Stromverbrauch. Denn die revolutionäre Batterie erreicht eine Spannung von 1,2 Volt. Den Forschern gelang es hiermit einen Wecker mit einer Flüssigkristallanzeige zu betreiben. Da das Papier austrocknet, kommt es nach rund einer Stunde zu einem Leistungsabfall. Doch mit einer weiteren Zugabe von etwas Wasser, kann die Papierbatterie eine stabile Spannung von 0,5 Volt eine weitere Stunde aufrecht halten. Aktuell arbeiten Nyström und sein Team daran, den Zinkanteil noch weiter zu reduzieren, um die Umweltverträglichkeit noch mehr zu steigern.
Hinterlasse jetzt einen Kommentar