Neu: Metall-Luft-Papier-Batterie für tragbare Geräte

Veröffentlicht amAutorgh

Von der pflanzlichen Photosynthese inspiriert

Seit über zwei Jahrtausenden ist Papier ein Hauptbestandteil der menschlichen Zivilisation. Heute beschränkt sich die Verwendung von Papier jedoch nicht nur auf das Schreiben oder Drucken. Es spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Einführung einer grünen Zukunft: Leichte und dünne Geräte auf Papierbasis tragen dazu bei, die Abhängigkeit von Metall- oder Kunststoffmaterialien zu verringern, und sind gleichzeitig leichter zu entsorgen. Von papierbasierten Diagnosegeräten, die eine kostengünstige und schnelle Erkennung von Infektionskrankheiten ermöglichen, bis hin zu Batterien und Energiegeräten, die eine umweltfreundliche Alternative für die Stromerzeugung darstellen, finden Wissenschaftler geniale Wege, um dieses vielseitige Material zu nutzen. Jetzt hat ein Forscherteam der japanischen Tohoku-Universität über eine Hochleistungsbatterie aus Magnesium-Luft (Mg-Luft) berichtet, die auf Papier beruht und durch Wasser aktiviert wird.

Alter Rohstoff mit neuem Zweck: Papierfabrik Adolf Jass, Fulda – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft

„Wir haben uns bei diesem Gerät vom Atmungsmechanismus der Pflanzen inspirieren lassen“, erklärt Hiroshi Yabu, einer der Autoren der Untersuchung. „Die Photosynthese ist dem Lade- und Entladevorgang in Batterien ähnlich. So wie Pflanzen Sonnenenergie nutzen, um aus Wasser im Boden und Kohlendioxid aus der Luft Zucker zu synthetisieren, nutzt unsere Batterie Magnesium als Substrat, um aus Sauerstoff und Wasser Strom zu erzeugen“.

Zur Herstellung der Batterie klebten Yabu und seine Kollegen Magnesiumfolie auf Papier und brachten den Kathodenkatalysator und die Gasdiffusionsschicht direkt auf der anderen Seite des Papiers an. Die Papierbatterie erreichte eine Leerlaufspannung von 1,8 Volt, eine Stromdichte von 100 mA/cm² bei 1,0 Volt und eine maximale Leistung von 103 Milliwatt/cm². „Die Batterie hat nicht nur beeindruckende Leistungsergebnisse gezeigt, sondern kommt auch ohne giftige Materialien aus – stattdessen werden Kohlenstoffkathoden und ein Pigment-Elektrokatalysator verwendet, die strenge Prüfungen bestanden haben“, fügt Yabu hinzu. Die Forscher testeten die Batterie in einem Pulsoximetersensor und einem GPS-Sensor, was ihre Vielseitigkeit für tragbare Geräte verdeutlicht. Einzelheiten ihrer Forschung wurden in RSC Applied Interfaces am 18.03.2024 veröffentlicht.

->Quelle: