{"id":84466,"date":"2022-08-13T02:20:00","date_gmt":"2022-08-13T00:20:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=84466"},"modified":"2022-08-12T12:06:30","modified_gmt":"2022-08-12T10:06:30","slug":"forschende-der-empa-konzipieren-bioabbaubare-batterie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/forschende-der-empa-konzipieren-bioabbaubare-batterie\/","title":{"rendered":"Forschende der EMPA konzipieren bioabbaubare Batterie"},"content":{"rendered":"\n

Sie besteht lediglich aus Salz, Graphit, Papier, Zink und Tinte und k\u00f6nnte in Zukunft Knopfzellen ersetzen.<\/p>\n\n\n\n

Batterien haben einen gro\u00dfen Anteil am Elektrom\u00fcll und werden auch nicht vollst\u00e4ndig recycelt \u2013 die R\u00fccklaufquote betr\u00e4gt in der Schweiz etwa 82 Prozent<\/a>. Auf einen Teil dieses Abfalls k\u00f6nnte man verzichten. Forschende der Eidgen\u00f6ssischen Materialpr\u00fcfungs- und Forschungsanstalt EMPA t\u00fcfteln an einer Alternative, die sowohl ungiftig wie auch g\u00fcnstig ist.<\/p>\n\n\n\n

Ihre Erfindung besteht lediglich aus Tinte, Papier, Zink, Graphit, Ru\u00df und Salzwasser. Bei der Herstellung bedruckten die Forschenden Papier, das sie zuvor in Salzwasser tr\u00e4nkten und trockneten.<\/p>\n\n\n\n

Auf die eine Seite trugen sie Druckertinte auf, die Zinkpulver enthielt, auf die andere eine Tinte-Graphit-Mischung. Dar\u00fcber kam auf beiden Seiten des Papierstreifens eine Graphit-Ru\u00df-Tintenmischung als leitende Schicht.<\/p>\n\n\n\n

Ein paar Tropfen Wasser, danach eine Stunde Strom<\/h5>\n\n\n\n

In trockenem Zustand ist diese Instant-Batterie nicht viel mehr als ein St\u00fcck bedrucktes Papier. Ein paar Tropfen Wasser gen\u00fcgen, um sie zum Laufen zu bringen.<\/p>\n\n\n\n

Im Versuch, den Gustav Nystr\u00f6m<\/a> und sein Team im Juli im Fachmagazin \u00abScientific Reports\u00bb<\/a> ver\u00f6ffentlichten, lieferten zwei zusammengeschaltete Batteriezellen etwa eine Stunde lang Strom f\u00fcr einen kleinen Digitalwecker, dann trockneten sie aus. Durch Zugabe von Wasser lie\u00df sich die Papierbatterie wieder aktivieren.<\/p>\n\n\n\n

Eine der etwa ein Quadratzentimeter gro\u00dfen Zellen lieferte dabei eine stabile Spannung von 1,2 Volt \u2013 etwas weniger als eine AA-Alkalibatterie, die es auf 1,5 Volt bringt. Das allein k\u00f6nnte in manchen F\u00e4llen ausreichen, um eine herk\u00f6mmliche Batterie zu ersetzen \u2013 und damit eine Menge Rohstoffe und Abfall einzusparen. Durch die Verwendung mehrerer Batterien l\u00e4sst sich die Spannung vergr\u00f6\u00dfern. Alle Komponenten sind zudem ungiftig und biologisch abbaubar.<\/p>\n\n\n\n

Grunds\u00e4tzlich funktioniert der bedruckte Papierstreifen dabei nicht viel anders als eine Zink-Kohle-Batterie. Zur Erinnerung: Strom besteht, grob gesagt, aus negativ geladenen Teilchen (Elektronen), die von einem Minuspol (Anode) zum Pluspol (Kathode) flie\u00dfen. Dabei dient Kohlenstoff als Kathode und die Zink-Tinte als Anode, die Graphit-Ru\u00df-Tinte-Mischung als leitende Schicht. Wasser ist leitf\u00e4hig, wenn es gel\u00f6stes Salz enth\u00e4lt und funktioniert damit als Elektrolyt.<\/p>\n\n\n

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\"EMPA
Sobald die Papierbatterie nass wird, werden die Zink-Tinte (hellgrau) zur Anode und die Graphit-Tinte (dunkelgrau) zur Kathode. \u00a9 EMPA<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Elektronen, die nach ihrer Reise durch den Wecker wieder an der Kohlenstoff-Kathode ankommen, gehen auf den Sauerstoff in der Luft \u00fcber. Die Batterie ist verbraucht, wenn das Zink in der Druckertinte der Anode alle verf\u00fcgbaren Elektronen abgegeben hat.<\/p>\n\n\n\n

Das sei ein Vorteil, sagt Nystr\u00f6m in einer Publikation der EMPA<\/a>. Durch die Dosierung des Zinkpulvers in der Tinte k\u00f6nne man die Lebensdauer der Batterie einstellen. Im Gegensatz zu Batterien, die mit Metallfolien arbeiteten, entstehe dabei weniger Abfall.<\/p>\n\n\n\n

Viel Arbeit am Detail<\/h5>\n\n\n\n

Ganz so einfach, wie es klingt, ist das nat\u00fcrlich nicht. \u00abDas Konzept ist einfach, in die Entwicklung sind bisher aber etwa anderthalb Jahre geflossen\u00bb, sagt Nystr\u00f6m auf Nachfrage. Die Weiterentwicklung der Instant-Batterie ist in Arbeit. Eine Einschr\u00e4nkung ist bisher beispielsweise die Austrocknung des Papierstreifens. Durch \u00c4nderungen am Aufbau sei das unter Umst\u00e4nden l\u00f6sbar.<\/p>\n\n\n\n

Die Haltbarkeit der Batterie hat das EMPA-Team noch nicht untersucht. Endlos haltbar ist sie nicht, schlie\u00dflich soll alles bioabbaubar bleiben. In trockenem Zustand im Labor waren die bedruckten Papierstreifen aber bisher mindestens ein Jahr haltbar.<\/p>\n\n\n\n

Vorstellbar ist die Anwendung der Einmalbatterie zum Beispiel bei Umweltsensoren oder in der medizinischen Diagnostik. Trotz des fr\u00fchen Entwicklungsstadiums gebe es bereits zwei Interessenten mit konkreten Ideen, sagt Nystr\u00f6m. Nach Gebrauch kann die Batterie dann weggeworfen oder kompostiert werden.<\/p>\n\n\n\n