Dehnbare Batterien: So wird jeder Mensch zum Kraftwerk

Nicolas Meudt Autor, Hemd & Hoodie

Vollständig auf Stoff basierende, bakterienbetriebene Bio-Batterien bereiten den Weg für die nächste Generation an Wearables.

Ob in Smartphones, Laptops oder Uhren: Batterien und Akkus sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Bislang haben sie alle gemeinsam, dass sie von starrer Bauweise sind. Künftig könnte sich unsere Vorstellung vom Aussehen eines typischen Stromspeichers allerdings grundlegend ändern. Denn Wissenschaftler haben einen dehnbaren, auf Stoff basierenden und von Bakterien betriebenen Bio-Akku entwickelt, der eines Tages beispielsweise in direkt am Körper getragenen Geräten (Wearables) Verwendung finden könnte. Selbst nachdem er wiederholt gedehnt und verdreht worden war, konnte er noch zuverlässig Strom generieren.

„Es besteht ein klares und dringendes Bedürfnis nach flexibler und dehnbarer Elektronik, die sich einfach in verschiedenste Umgebungen integrieren lässt, um Echtzeitinformationen zu sammeln”, sagt der Batteriespezialist Seokheun Choi, der den dehnbaren Akku entwickelt hat. Diese müsse zuverlässig funktionieren, auch wenn sie an intimen Stellen mit komplexen und krummlinigen Formen, beispielsweise beweglichen Körperteilen oder Organen, getragen wird. Da seine Biobatterie hierfür eine wichtige Voraussetzung schafft und sie obendrein nachhaltig, erneuerbar und umweltfreundlich ist, dürfte sie künftig eine extrem nützliche Energietechnologie werden.

Mikrobielle Brennstoffzelle von Bakterien angetrieben

Chois Batterien basieren auf sogenannten mikrobiellen Brennstoffzellen (engl.: microbial fuel cells, MFCs). Diese Arten von Zellen setzen auf Bakterien, die Redoxreaktionen (Reduktions-Oxidations-Reaktion) auslösen, welche Elektronen zwischen Molekülen austauschen und in der Folge Elektrizität erzeugen. Während der Wissenschaftler für seine frühere Arbeit zu diesem Zweck beispielsweise auf Speichel oder Schmutzwasser gesetzt hat, konzentriert er sich nun auf menschlichen Schweiß. Der Grund scheint einleuchtend: „Wenn wir in Betracht ziehen, dass Menschen mehr Bakterienzellen als menschliche Zellen in ihren Körpern besitzen, ist die direkte Verwendung von Bakterienzellen als Energieressource in Abhängigkeit vom menschlichen Körper für tragbare Elektronik leicht nachvollziehbar. ”

Selbst nachdem sie wiederholt gedehnt und verdreht worden waren, konnten die Batterien noch zuverlässig Strom erzeugen. Bild: Binghampton University – Seokheun Choi (Montage)

Bislang soll die dehnbare Batterie eine maximale Leistung von 6.4 µW und eine Leistungsdichte von 52 µA pro Quadratzentimeter haben, was in etwa dem Output papierbasierter MFCs entspricht. Dieser reicht zwar noch lange nicht aus, um ein Smartphone aufzuladen, könnte aber beispielsweise genutzt werden, um Körperdaten-sammelnde Sensoren mit Energie zu versorgen. Da die dehnbare Batterie nur aus einer einzelnen Kammer ohne Membran besteht, lässt sie sich leicht anfertigen. Für eine Produktion in industrieller Größenordnung könnte dies bedeuten, dass große Mengen der MFCs vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden können.

 

Cover-Foto: Binghampton University – Seokheun Choi(Montage)

Artikel empfehlen

Zugehörige Themen

Als Nächstes lesen

Read Full Story