Ist eine dehnbare, schweißgetriebene Batterie die Zukunft der Wearables?

Seokheun Choi ist schon lange kein unbekannter Name mehr. Der Professor an der Binghamton University forscht bereits seit fünf Jahren an papierbasierten Batterien, die mit Körperflüssigkeiten betrieben werden. Chois Team hat die innovative Technik nun in einen Stoff eingewebt. Mit Schweiß betrieben könnten diese dehnbaren Batterien die Welt der Wearables verändern.

Mikrobielle Brennstoffzellen produzieren Stom mit Bakterien

Chois Batterien basieren auf sogenannte mikrobielle Brennstoffzellen (MFCs), die Bakterien nutzen, um eine Redoxreaktion in Gang setzen. Diese Reaktion wird genutzt, um elektrische Energie zu generieren. Choi hat bereits auf Schmutzwasser und auf Speichel zurückgegriffen, um den Prozess anzutreiben. Nun nutzt er die Bakterien, die sich in menschlichem Schweiß finden lassen.

„Among many flexible and integrative textile-based batteries and energy storage devices, MFCs are arguably the most underdeveloped for wearable electronic applications because microbial cytotoxicity may pose health concerns. In the literature, reported work on the wearable MFCs was either unavailable or quite limited. However, if we consider that humans possess more bacterial cells than human cells in their bodies (3.8×1013 compared to 3.0×1013), the direct use of bacterial cells as a power resource interdependently with the human body is conceivable for wearable electronics“, so Choi.

Schweißgetriebene Batterien für Wearables

Nun arbeitet Choi daran, seine MFCs in eine textilbasierte, dehnbare Batterie zu integrieren, die das Bakterium Pseudomonas aeruginosa als Katalysator nutzt, das im menschlichen Speichel vorkommt. Die Batterie hat einen Output von 6.4 µW pro Quadratzentimeter, was etwa den flexiblen, papierbasierten MFCs entspricht.

„„All my previous experiences and technologies on paper-based bio-batteries have been leveraged to develop for the first time an entirely textile-based bio-battery. All battery components were monolithically incorporated into a single sheet of fabric by precisely controlling the depth of each component. The structure consisted of the anode and cathode placed in a single reaction chamber with no separating membrane. The anodic chamber was specifically engineered to be conductive and hydrophilic for electricity harvesting from bacterial cells in liquid, while the cathode used the silver oxide and silver redox couple as a solid-state material for textile-based electronics“, erklärt Choi weiter.

Die Herangehensweise mit einer einzelnen Kammer und ohne Membran weicht von dem typischen Batteriedesign ab und hat den Vorteil, dass die Produktion der Batterie so deutlich erleichtert wird. Choi und seinem Team gelang es, auf einmal 35 Batterien zu produzieren. Auf industrielle Dimensionen skaliert könnten so große Mengen der MFCs günstig hergestellt werden. Dank ihrer dehnbaren Eigenschaften wären sie ideal für Wearables geeignet.

via Binghamton University