Do, 1. Juni 2023
(SwissTech) Jedes Jahr seit über zwei Jahrzehnten, ZEIT haben die Redakteure die einflussreichsten neuen Produkte und Ideen herausgestellt. Zu den diesjährigen Erfindungen gehören künstliche Intelligenz, die das Leben abbildet, Diamanten, die aus überschüssigem Kohlenstoff in der Luft hergestellt werden, und das leistungsstärkste Teleskop aller Zeiten, das die Art und Weise verändert, wie wir leben, arbeiten, spielen und darüber nachdenken, was möglich ist.
Zum zweiten Mal nach 2009, als ein Schweizer Biotech-Geige die Liste der besten Erfindungen, eine Eidgenössische Forschungsanstalt für Materialwissenschaft und Technologie (Empa) Erfindung hat es in die Liste der besten Erfindungen des Jahres 2022 in der Kategorie Experimentelles geschafft: ein Papierbatterie, die mit Wasser aktiviert wird.
Es klingt unmöglich: Einfach Wasser auf ein Stück Papier geben und Energie gewinnen
TIME-Magazin
Die Einwegbatterie wird von einem kleinen Stück Papier angetrieben, auf das Salz und Tinte mit Graphit, Zink und Kohlenstoff aufgetragen wurden. Fügt man eine kleine Menge Wasser hinzu, wie die Empa in einer PresseerklärungWenn sich das im Papier enthaltene Salz auflöst, werden geladene Ionen freigesetzt und der Elektrolyt wird ionisch leitfähig.
Durch diesen Schritt wird die Batterie aktiviert: Die Ionen verteilen sich im Papier. Dadurch wird das Zink an der Anode oxidiert und gibt Elektronen ab. Wenn der Stromkreis geschlossen ist, kann ein kleines elektrisches Gerät betrieben werden.
Die Analyse des Proof of Concept, die im Juli in Wissenschaftliche Berichte, ergab, dass die Batterie im Papier nach Zugabe von zwei Tropfen Wasser innerhalb von 20 Sekunden aktiviert wurde und ohne Anschluss an ein energieverbrauchendes Gerät eine stabile Spannung von 1,2 Volt erreichte.
Ich sehe eine neue Rolle für Papier... das könnte auch eine Antwort auf die wachsende Sorge um die Umwelt durch Elektronikschrott sein.
Gustav Nyström, Empa
Die Spannung einer Standard-AA-Alkalibatterie beträgt 1,5 Volt. Nach einer Stunde nahm die Leistung der einzelligen Batterie deutlich ab, da das Papier austrocknete. Nachdem die Forscher jedoch zwei zusätzliche Tropfen Wasser hinzugefügt hatten, hielt die Batterie eine weitere Stunde lang eine stabile Betriebsspannung von 0,5 Volt aufrecht. Auf diese Weise konnte die mit Wasser aktivierte Papierbatterie einen Wecker betreiben.
Der Leiter des Labors für Cellulose- und Holzwerkstoffe an der Empa, Gustav Nyström, ist überzeugt, dass die Technologie in zwei bis fünf Jahren in stromsparender Einwegelektronik wie medizinischen Diagnosegeräten und intelligenten Verpackungen eingesetzt werden könnte.
Wenn sowohl Papier als auch Zink und die anderen Komponenten biologisch abbaubar wären, könnte dies die Umweltauswirkungen von Wegwerf-Elektronik mit geringem Stromverbrauch erheblich verringern und zu einer wirklich grünen Elektronik führen.
Dieser Artikel wurde mit Genehmigung von SwissTech nachgedruckt.
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