Origami-Batterie: Die Erfindung eines koreanischen Elektroingenieurs ist so groß wie eine Streichholzschachtel. Die faltbare Batterie aus Papier wird von Bakterien angetrieben. 

Foto: Binghamton University

Die ungewöhnliche Mini-Batterie, die der Elektroingenieur Seokheun Choi entwickelt hat, bringt neue Energie in die alte japanische Papierfaltkunst Origami. Für seine Origami-Batterie verwendet Choi ebenfalls Papier als Ausgangsmaterial. Darauf träufelt er Schmutzwasser, das Bakterien als Nahrungsgrundlage dient. Aus dem Stoffwechsel der Bakterien wird sodann Energie für die Batterie gewonnen. Die Origami-Batterie, so Choi, könne einfach hergestellt werden und koste nur fünf Dollar-Cent das Stück.

Mit der neuen Batterie sollen papierbasierte Sensoren aktiviert werden

„Jede Art organischen Materials kann von Bakterien für ihren Stoffwechsel genutzt werden“, sagt Choi. „Und wir benötigen hier keine externen Pumpen oder Spritzen, denn das Papier kann die Flüssigkeit einfach aufsaugen.“ Choi spielt damit auf bereits existierende Batterien an, die auf Papier als Trägermaterial basieren. Dafür muss das Papier allerdings mit einer speziellen Tinte aus Nanomaterialien getränkt werden, die die Elektrizität leitet.

Der 1977 in Südkoreo geborene Seokheun Choi arbeitet und forscht derzeit als Assistenzprofessor für Elektroingenieurswesen an der Universität Binghampton  in den USA. In den Vereinigten Staaten hat er sich bereits zwei Erfindungen patentieren lassen. Seine neue Batterie hat er entwickelt, um damit papierbasierte Sensoren einfach und preiswert mit Energie zu versorgen. 

Quelle: Binghampton University

Choi, der als Assistenzprofessor für Elektroingenieurswesen an der Universität Binghampton im US-Bundesstaat New York arbeitet, hat seine neue Batterie speziell dafür entwickelt, um damit papierbasierte Sensoren einfach und preiswert mit Energie zu versorgen. Solche Sensoren können zum Beispiel Trinkwasser analysieren und in abgelegenen Gebieten oder Entwicklungsländern eine kostengünstige Alternative für teure Diagnosegeräte sein. In der Origami-Batterie von Choi sind die Sensoren integriert und können mit der neuen Methode vor Ort aktiviert werden.

Ein Tropfen Schmutzwasser reicht als Energiequelle aus

Dafür wurde das Papier mit Aktivkohle beschichtet und mit Nickel besprüht, so dass eine Kathode und eine Anode entstehen, zwischen denen Elektronen wandern können. Diese werden wiederum von Kleinstlebewesen erzeugt, während sie die organische Materie aus dem Schmutzwasser umwandeln. Ein Tropfen, etwa aus dem städtischen Abwasser, reicht aus, um genügend energieliefernde Bakterien einsetzen zu können. Als Reservoir dient ihnen eine kleine, mit Wachs-Filterpapier beschichtete Stelle auf dem Papier.

Das Papier wird nun mehrfach gefaltet, und das Schmutzwasser mit den Bakterien in alle Lagen des kleinen Batteriestapels transportiert. Beim Auseinanderfalten des Streichholzschachtelgroßen Stapels entfalten die Sensoren dann ihre volle Wirkung. Die Kraft von Chois Batterie reicht bis jetzt allerdings noch nicht aus, um die Sensoren durchgehend mit Energie zu versorgen. An diesem Problem will der Ingenieur weiter arbeiten und hat von der amerikanischen National Science Foundation dafür ein dreijähriges Forschungsstipendium über 300.000 Dollar erhalten.