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Ein Tropfen genügt 02.08.2022, 07:45 Uhr
Papierbatterie wird durch Wasser aktiviert
Forschende der Empa haben eine Einwegbatterie aus Papier entwickelt, die durch Wasser aktiviert werden kann.
Die Papierbatterie besteht aus zwei in Reihe geschalteten elektrochemischen Zellen an den beiden Enden des Papierstreifens, die durch eine Wasserbarriere (zwischen den Buchstaben «m» und «p») getrennt sind
(Quelle: Empa)
Ein Empa-Forscherteam hat eine durch Wasser aktivierbare Einwegbatterie aus Papier entwickelt. Damit lassen sich kleine Einweg-Elektronikgeräte mit geringem Stromverbrauch betreiben, etwa intelligente Etiketten zum Tracking von Objekten.
Die Umweltauswirkungen der Geräte können dabei minimiert werden. Betrieben werden können auch Umweltsensoren oder medizinische Diagnosegeräte. Die «Proof of Concept»-Studie wurde in der Fachzeitschrift «Scientific Reports» veröffentlicht.
Rund einen Quadratzentimeter gross
Die von Empa-Forscher Gustav Nyström und seinem Team entwickelte Batterie besteht aus mindestens einer rund einen Quadratzentimeter grossen elektrochemischen Zelle. Drei verschiedene Tinten sind auf einen rechteckigen Papierstreifen aufgedruckt. Kochsalz ist im gesamten Papierstreifen verteilt, und eines der beiden kürzeren Enden des Streifens wurde in Wachs getaucht.
Auf eine Seite des Papiers wird eine Tinte gedruckt, die Graphitflocken enthält und als positiver Pol der Batterie – als Kathode – fungiert. Auf der Rückseite wird eine zweite Tinte gedruckt, die Zinkpulver enthält und als negativer Pol der Batterie – als Anode – dient.
Eine dritte Tinte, die Graphitflocken und Russ enthält, wird auf beiden Seiten des Papiers über den beiden anderen Tinten aufgedruckt. Diese bildet die Stromkollektoren, welche die beiden Pole der Batterie mit zwei Drähten verbinden, die sich am in Wachs getauchten Ende des Papierstreifens befinden.
Durch Schliessen des (externen) Stromkreises können diese Elektronen dann von der zinkhaltigen Anode – über die graphit- und russhaltige Tinte und die Drähte – zur Graphitkathode fliessen. Dort werden sie auf den Sauerstoff aus der Umgebungsluft übertragen und reduzieren diesen dadurch. Durch diese beiden «Redoxreaktionen» (eine Reduktion und eine Oxidation) wird elektrischer Strom erzeugt, der zum Betreiben eines elektrischen Geräts verwendet werden kann.