Origami: Batterien aus Papier

Mit den kleinen Papier-Batterien lässt sich Strom erzeugen

Mit einer Batterie aus Papier kann Strom auf einem neuen, innovativen Weg generiert werden. Die Ladung wird durch Körperflüssigkeiten erzeugt, welche gleichzeitig zur medizinischen Diagnose bestimmt sind.

Autor Tristan Rayner, 15.03.18

Heutzutage sind die meisten herkömmlichen Batterien, welche man in tragbaren Geräten finden kann, Lithium-Ionen-Batterien. Damit werden Teslas Autos betrieben, aber sie stecken auch in unseren Smartphones und Uhren. Deswegen sind auch die Prognosen für die globale Nachfrage nach Lithium stetig steigend. Elektrische Fahrzeuge profilieren sich immer mehr auf dem Markt und zudem sind Lithium-Ionen-Batterien die großen Vorreiter, wenn es um die Kapazität ihres Energiespeichers geht.

Doch die Batterien haben einen großen Nachteil: Nicht nur ist das Gewinnungsverfahren für Lithium mit hohen Umweltbelastungen verbunden, die Batterien beinhalten auch giftige Materialien, welche schädlich für die Umwelt sind; sollten sie nicht richtig entsorgt werden, können die darin enthaltenen Gifte schwerwiegende Folgen haben. Allerdings sind diese Batterien Standard. Sie halten am längsten durch und deswegen kommen sie auch vermehrt in medizinischen Geräten in Form von kleinen Knopfbatterien vor. Hier wird teilweise nur ein Prozent der potenziellen Energie, welche in der Einmalbatterie enthalten ist, genutzt. Der Rest landet auf dem Müll.

Im Zentrum für Mikroelektronik an Barcelonas freier Universität forscht derzeit Fuelium an einer Lösung. Doch der Markt für Lithium-Ionen-Batterien soll nicht komplett aufgerüttelt werden – nur die kleinen Knopfbatterien, welche weltweit in kleinen tragbaren Geräten verwendet werden, sollen abgeschafft werden. Fuelium hat deswegen Minibatterien aus Papier entwickelt. Der Trick: Sie speichern keine eigene Ladung. Stattdessen wird elektronisches Potenzial mit Flüssigkeiten durch eine elektrochemische Reaktion erzeugt, stark genug um Strom zu erzeugen.

Der große Vorteil ist, dass diese Papier-Batterien für tragbare elektronische Geräte genutzt werden können. Zum Beispiel für die In-Vitro-Methode. Soll eine Urin- oder Blutprobe für die Diagnose getestet werden, wird die Flüssigkeit mit der Batterie in Verbindung gebracht und es kommt zu einer natürlichen Kapillarreaktionsgleichung. Die Reaktion zwingt die Flüssigkeit, sich mit dem basischen Material zu verbinden und kreiert so ausreichend elektrisches Potenzial, um damit das Gerät mit Strom zu versorgen.

Stromerzeugung mit Blut, Schweiß und Tränen

Ein weiteres Anwendungsbeispiel, wie die Batterie genutzt werden könnte, ist Diabetes. Millionen Menschen leiden unter Typ-1- und Typ-2-Diabetes und müssen deswegen regelmäßig ihr Blut checken. Dafür piksen sie sich in den kleinen Finger. Die Probe wird auf einen Teststreifen gegeben und von einem Messgerät eingelesen, um einen akuraten Blutzuckerspiegel zu erstellen. Normalerweise kommen hierfür Knopfbatterien zum Einsatz. Doch sie sind auf Dauer teuer und schlecht für die Umwelt.

Die Batterien von Fuelium generieren zwar nur eine kleine Menge Strom – zwischen einem und 100 mW, beziehungsweise einem bis sechs Volt – doch sie würden ausreichen, um Diabetikern ihre Tests auch ohne Knopfbatterien zu ermöglichen. Die Kombination aus Papierbatterie und Messstreifen schafft ein komplett neues Ökosystem. Wird eine Batterie nicht mehr benötigt, kann sie einfach entsorgt werden. Sie ist schließlich aus Papier und es erfordert keine kostspieligen Ressourcen für einen aufwendigen Recyclingprozess.

Dieser Artikel ist eine Übersetzung und erschien im Original auf unserer englischsprachigen Seite.

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