Aus der Schweiz kommt die Papierbatterie, die mit Wasser funktioniert

Das von Empa-Forschern entwickelte und gebaute Gerät könnte elektronische Geräte mit geringem Stromverbrauch versorgen und eine Alternative zu herkömmlichen Batterien darstellen.

Auf die Einwegbatterie kann man, zumindest vorerst, nicht verzichten. Im Bereich der Low-Power-Elektronik, insbesondere bei Einwegprodukten, bieten diese Batterien nämlich die beste Lösung in Bezug auf Design und praktische Anwendbarkeit. Angesichts dieser Lage müssen daher Lösungen gefunden werden, die die Umweltbelastung durch die Einwegbatterie so gering wie möglich halten.

Die Papierbatterie, die Gustav Nyström in den Schweizer Empa-Labors entwickelt hat, besteht aus drei Tinten, die auf einen rechteckigen Papierstreifen gedruckt werden und eine Zelle von einem Quadratzentimeter bilden.

Das Schweizer Team brachte Natriumchlorid auf den gesamten Streifen auf und tauchte ein Ende in Wachs. Auf eines der Papierblätter wurde anschließend eine graphithaltige Tinte aufgetragen, die als Pluspol der Batterie dient. Auf der Rückseite wurde eine zweite Tinte mit Zinkpulver aufgebracht, um den Minuspol zu bilden. Eine dritte Tinte mit Spuren von Graphit und Kohlenstoffpigment überzog schließlich beide Seiten.

Wird etwas Wasser hinzugefügt, lösen sich die Salze, mit denen das Papier beschichtet ist, und setzen geladene Ionen frei, die den Streifen leitfähig machen. Während sich die Ionen verteilen, oxidiert das Zink in der Tinte und setzt Elektronen frei, die dann über die Tinten zur Graphitkathode wandern. Die anschließende Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft erzeugt so einen elektrischen Strom, mit dem externe Geräte betrieben werden können.

Im Rahmen der Studie gelang es dem Team, zwei Zellen zu kombinieren und einen Wecker mit Flüssigkristallanzeige zu starten. Dabei wurde eine stabile Spannung von 1,2 Volt erreicht, knapp unter den 1,5 Volt einer handelsüblichen Alkalibatterie. Die Aktivierungszeit betrug etwa 20 Sekunden.

„Das Besondere an unserer neuen Batterie ist, dass bei vielen Metall-Luft-Batterien eine Metallfolie verwendet wird, die sich mit der Entladung allmählich aufbraucht, während unser Design es erlaubt, der Tinte nur die Menge Zink beizumischen, die für die jeweilige Anwendung tatsächlich benötigt wird“, schloss Nyström.

Bildquelle: empa.com

Bildquelle: empa.com

Autor: Alessandro Volpe