Forscher der Tohoku Universität haben, inspiriert von der Art und Weise, wie Pflanzen atmen, eine Papier-basierte Magnesium-Luft-Batterie entwickelt. Diese Neuerung, die für den Einsatz in GPS-Sensoren und Pulsoximeter-Sensoren konzipiert ist, zeichnet sich durch ihre Umweltfreundlichkeit aus, begründet in der Wiederverwertbarkeit und Leichtigkeit des Papiers.
Die Rolle des Papiers in einer umweltfreundlicheren Zukunft
Seit über zwei Jahrtausenden ist Papier ein fundamentaler Bestandteil der menschlichen Zivilisation, dessen Einsatzbereich sich weit über das Schreiben hinaus erstreckt. Es trägt entscheidend zu einer umweltfreundlicheren Zukunft bei, indem es die Abhängigkeit von Metall- oder Kunststoffmaterialien senkt und gleichzeitig einfacher zu entsorgen ist. Wissenschaftler finden immer neue Wege, dieses flexible Material für kosteneffiziente Diagnosegeräte von Infektionskrankheiten bis hin zu umweltfreundlichen Energiequellen zu nutzen.
Innovation durch Inspiration: Die Magnesium-Luft-Batterie
Die Wissenschaft hinter der Batterie
Das Team um Hiroshi Yabu hat die Atmungsfunktion der Pflanzen zum Vorbild genommen, um eine durch Wasser aktivierte Magnesium-Luft (Mg-Luft) Batterie zu entwickeln. Diese Analogie zur Fotosynthese, bei der Pflanzen Sonnenenergie nutzen, um aus Wasser und Kohlendioxid Zucker zu synthetisieren, findet sich im Lade- und Entladeprozess der Batterie wieder. “Unsere Batterie nutzt Magnesium als Substrat, um Energie aus Sauerstoff und Wasser zu erzeugen,” erklärt Yabu.
Technische Errungenschaften und Umweltverträglichkeit
Die Herstellung der Batterie erfolgte durch das Aufbringen von Magnesiumfolie auf Papier und das Hinzufügen des Kathodenkatalysators sowie der Gasdiffusionsschicht auf die gegenüberliegende Papierseite. Die Papierbatterie erzielte eine offene Kreislaufspannung von 1,8 Volt, eine Stromdichte von 100 mA/cm² bei 1,0 Volt und eine maximale Leistung von 103 Milliwatt/cm². “Die Batterie überzeugt durch ausgezeichnete Leistungsdaten und funktioniert zudem ohne den Einsatz giftiger Materialien,” fügt Yabu hinzu, was ihre umweltfreundliche Ausrichtung unterstreicht.
Einsatzmöglichkeiten und Ausblick
Die Einsatzfähigkeit der Papierbatterie wurde erfolgreich in einem Pulsoximeter-Sensor und einem GPS-Sensor gezeigt, was ihre Eignung für eine Vielzahl von tragbaren Geräten bestätigt. Diese Entwicklung zeigt das Potential von papierbasierten Technologien, einen nachhaltigeren und umweltbewussteren Weg in die Zukunft zu weisen.
Quelle: Tohoku University
