Amerikanischen Forschern ist es gelungen, eine Batterie auf einem einzigen Blatt Papier zu entwickeln, welche ausschließlich von Bakterien angetrieben wird. Diese Batterie könnte beispielsweise die Einweg-Elektronik von Diagnosesensoren versorgen.
Den Wissenschaftlern der Binghamton University in den Vereinigten Staaten gelang es, eine Batterie herzustellen, welche ausschließlich durch Bakterien betrieben wird. Die Experten veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Forschung in der Fachzeitschrift „Advanced Materials Technologies“.
Bio-Batterie als Energiequelle
Das neue Verfahren reduziert die Herstellungszeit und die Herstellungskosten. Das Design könnte die Verwendung von Bio-Batterien als Energiequelle in risikoreichen und ressourcenarmen Regionen revolutionieren, erklären die Forscher.
Sogenannte Papertronics können diagnostische Sensoren betreiben
„Papertronics hat sich vor kurzem als eine einfache und kostengünstige Möglichkeit ergeben, um die Einweg-Elektronik von diagnostischen Sensoren zu betreiben“, erläutert Autor Professor Seokheun Choi von der Binghamton University. Solche Geräte seien essentiell für effektive und lebensrettende Behandlungen in einem Setting mit begrenzten Ressourcen.
Aufbau der Bakterien-Batterie
Auf einer Hälfte eines Chromatographie-Papiers platzierten die Wissenschaftler ein Band aus Silbernitrat unter einer dünnen Wachsschicht. So erzeugten sie eine Kathode. Dann erstellten sie ein Reservoir aus einem leitfähigen Polymer auf der anderen Hälfte des Papiers. Dieses fungierte dann als Anode. Das Papier wurde richtig gefaltet und einige Tropfen mit einer Bakterien gefüllten Flüssigkeit hinzugefügt, diese Mikroben versorgten die Batterie dann mit Energie. Die Vorrichtung erfordert verschiedene Schichten, um Komponenten wie die Anode, die Kathode und die PEM (Protonenaustauschmembran) zu umfassen, erklärt Professor Choi.
Schwierigkeiten der endgültigen Batterie
Die endgültige Batterie erfordert eine manuelle Montage, und es gibt potenzielle Probleme wie eine Fehlausrichtung der Papierlagen und eine vertikale Diskontinuität zwischen den Schichten, die letztlich die Stromerzeugung verringern können, sagen die Wissenschaftler.
Wie viel Strom erzeugt solch eine Batterie?
Unterschiedliche Falt- und Stapelverfahren können die Leistungs- und Stromausgänge erheblich verbessern. Die Forscher konnten 31,51 Mikrowatt bei 125,53 Mikroampere mit sechs Batterien in drei parallelen Serien und 44,85 Mikrowatt bei 105,89 Mikroampere in einer 6×6 Konfiguration erzeugen.
Einsatz der Batterie sinnvoll in Katastrophensituation
Es würde Millionen von den sogenannten Papierbatterien brauchen, um eine gemeine 40-Watt-Glühbirne zu versorgen. Aber unter bestimmten Voraussetzungen, wie einer Katastrophensituation, sind Nutzbarkeit und Portabilität das oberste Gebot, betonen die Forscher.
Einsatzmöglichkeiten der Bio-Batterie
Die Batterie erzeugt genügend Energie zur Betreibung von Biosensoren. Diese können beispielsweise den Glukosespiegel bei Diabetes-Patienten überwachen, Krankheitserreger im Körper erkennen oder andere lebensrettende Funktionen durchführen, erklären die Wissenschaftler.
Zukunft der elektrischen Energie aus Mikroorganismen
Mikroorganismen können elektrische Energie von jeder Art biologisch abbaubarer Quelle wie beispielsweise dem Abwasser verwerten. Solch eine Art der Papier-Biobatterie könnte irgendwann eine Energiequelle für sogenannte Papertronics werden, sagt Professor Choi. (as)