Das Prinzip des Teststreifens dürfte den meisten bekannt sein. Auf einem Streifen Papier ist ein Sensor angebracht, der bei Kontakt mit einer bestimmten Substanz seine Farbe ändert. Zum Einsatz kommen solche einfachen Testverfahren unter anderem in der Medizin und dem Umweltschutz – etwa um Gewässer zu untersuchen. Der Vorteil dieses Ansatzes ist es, dass er vollkommen autark funktioniert. Eine Stromversorgung wird also nicht benötigt. Dafür sind die Ergebnisse allerdings auch nicht besonders genau. Forscher der „State University New York“ haben daher eine Papierbatterie entwickelt, die für genauere Messdaten sorgen könnte. Der Vorteil hier: Die Stromproduktion wird von Mikroorganismen übernommen, die während des Stoffwechsels Elektronen freisetzen. Nach sechs Jahren Entwicklung soll nun ein erstes Produkt auf dem Jahrestreffen der „American Chemical Society“ vorgestellt werden.


Foto: Seokheun Choi

Der Kontakt mit Wasser sorgt für den Start der Stromproduktion

Theoretisch könnte man natürlich auch einen Sensor entwickeln, der an eine klassische Batterie angeschlossen ist. Dies ist aber zum einen zu teuer und zum anderen lässt sich die Batterie nicht in Papiersubtrat integrieren. Die Forscher rund um Seokheun Choi haben daher dünne Lagen aus Metall und ähnlichen Substanzen auf dem Papier aufgebracht und dadurch Elektroden und Leiterbahnen geschaffen. Die für die Stromproduktion benötigten Bakterien werden anschließend in gefriergetrocknetem Zustand in die Konstruktion integriert. Erst wenn die Biobatterie dann mit Wasser in Kontakt kommt, beginnt der Stoffwechsel der Mikroorganismen und Elektroden werden freigesetzt. Oder anders ausgedrückt: Es wird Strom produziert, der dann genutzt werden kann, um ausgefeiltere Sensoren zu betreiben.

Mehrere Batterien müssen zusammengeschaltet werden

Bei den bisher durchgeführten Experimenten gelang es den Wissenschaftlern zumindest genug Strom zu erzeugen, um eine Leuchtdiode und einen Mikro-Rechner anzutreiben. Für den geplanten Einsatz in der Sensortechnik ist dies aber noch nicht genug. Choi schätzt, dass für die praktische Anwendung die Energieleistung noch um den Faktor 1.000 erhöht werden muss. Erreicht werden soll das, indem mehrere der dünnen Papierbatterien übereinander gestapelt und dann zusammengeschaltet werden. Dieser Ansatz ist bisher allerdings noch rein theoretischer Natur und wurde noch nicht in der Praxis erprobt. Gelingt es tatsächlich die Energieleistung entscheidend zu verbessern, dürfte die Entwicklung der Forscher schnell Interesse aus der Industrie hervorrufen. Denn es handelt sich um eine kostengünstige und leicht anwendbare Form der Energieversorgung.


Via: Irish Examiner

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1 Kommentar

  1. Prov94

    23. August 2018 at 21:47

    Also LED mit Mikrorechner zu vergleichen ist ziemlich absurd. Eine LED kann auch als Sensor verglichen werden. Und von welchem Mikrorechner reden wir hier???

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