Papierbatterie der EMPA unter den weltbesten Erfindungen

Von künstlicher Intelligenz über neue Apps und Elektronik bis hin zu Fitness, Ernährung und Unterhaltung: Das amerikanische Nachrichtenmagazin «TIME» sucht jedes Jahr die wichtigsten Erfindungen der Menschheit. Das Empa-Team wurde in der Kategorie «Experimental» ausgezeichnet. Gewürdigt wurden Originalität, Kreativität, Effizienz und Impact der Einweg-Batterie.

Wie von nano.swiss bereits einmal berichtet, besteht die von Empa-Forscher Gustav Nyström und seinem Team entwickelte Batterie aus mindestens einer, rund einen Quadratzentimeter grossen elektrochemischen Zelle: Drei verschiedene Tinten sind auf einen rechteckigen Papierstreifen aufgedruckt. Salz, in diesem Fall einfach Natriumchlorid oder Kochsalz, ist im gesamten Papierstreifen verteilt, und eines der beiden kürzeren Enden des Streifens wurde in Wachs getaucht.

Auf eine Seite des Papiers wird eine Tinte gedruckt, die Graphitflocken enthält und als positiver Pol der Batterie – als Kathode – fungiert; auf der Rückseite wird eine zweite Tinte gedruckt, die Zinkpulver enthält und als negativer Pol der Batterie – als Anode – fungiert. Eine dritte Tinte, die Graphitflocken und Russ enthält, wird auf beiden Seiten des Papiers über den beiden anderen Tinten aufgedruckt. Diese bildet die Stromkollektoren, die die beiden Pole der Batterie mit zwei Drähten verbinden, die sich am in Wachs getauchten Ende des Papierstreifens befinden.

Fügt man nun eine kleine Menge Wasser hinzu, dann löst sich das im Papier enthaltene Salz auf, geladene Ionen werden freigesetzt, und der Elektrolyt wird ionisch leitfähig. Dieser Schritt aktiviert die Batterie: Die Ionen verteilen sich im Papier, was dazu führt, dass das Zink an der Anode oxidiert wird und Elektronen freisetzt.

Das Besondere an der neuen Batterie: Dadurch, dass sowohl Papier als auch Zink und die anderen Komponenten biologisch abbaubar sind, könnten sich so die Umweltauswirkungen von Wegwerf-Elektronik mit geringem Stromverbrauch deutlich minimieren lassen. Ein erheblicher Schritt in Richtung «grüner» Elektronik!

Zum zweiten Mal auf der «TIME»-Liste

Die diesjährige Auszeichnung von «TIME» ist nicht die erste Erfindung aus den Empa-Labors, die es auf die illustre Liste geschafft hat; bereits 2009 wurde eine Empa-Entwicklung – ebenfalls aus dem «Cellulose & Wood Materials Laboratory» – unter die (damals noch) 50 besten Erfindungen des Jahres gewählt.