Organische Elektronik

Papier speichert elektrische Energie

| Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Das "Power Paper" besitzt eine elektrische Kapazität von 1Farad.
Das "Power Paper" besitzt eine elektrische Kapazität von 1Farad. (Bild: Photo Thor Balkhed)

Forscher der Linköping Universität in Schweden haben ein Papier entwickelt, mit der Fähigkeit, Energie zu speichern. Weiterer Vorteil des „Power Papers“ ist, dass es aus einfachen und ungiftigen Materialien besteht und auch bei der Herstellung keine giftigen Materialien benötigt werden.

Ein Blatt des "Power Papers", mit einem Durchmesser von 15 cm und einer Dicke von ein paar Zehntelmillimetern, besitzt eine elektrische Kapazität von 1 Farad. Das entspricht der Kapazität von zurzeit am Markt erhältlichen Superkondensatoren.

Das Papier kann hunderte Male wieder aufgeladen werden. Der Ladevorgang dauert nur ein paar Sekunden. Das Papier sei ein "Traumprodukt" im Hinblick auf den zunehmenden Bedarf an erneuerbaren Energien und der benötigten Speichermethoden.

Das "Power Paper" sieht aus, wie ein mit Plastik beschichtetes Papier und soll sich auch so anfühlen. Die Robustheit des Papiers zeigten die Wissenschaftler, in dem sie einen Origami-Schwan falteten.

Die strukturelle Basis des Materials ist Nano-Zellulose – Zellulose, deren Fasern mithilfe von Hochdruckwasser auf einen Durchmesser von 20 nm reduziert wurden. Zur Herstellung des Power-Papiers befinden sich die Fasern in einer wässrigen Lösung. Ein elektrisch geladenes Polymer (PEDOT:PSS), auch in einer wässrigen Lösung, wird hinzugefügt und formt eine dünne Schicht um die Fasern.

"Die beschichteten Fasern sind ungeordnet und die Flüssigkeit, welche die Lücken zwischen den Fasern füllt, dient als Elektrolyt", erklärt Jesper Edberg, der die Experimente mit Abdellah Malti durchgeführt hat.

Das außerordentliche Vermögen zur Speicherung von Energie beruht auf der simultanen Leitfähigkeit von Ionen und Elektronen. Das neue Material aus Zellulose und Polymer öffnet die Tür für Entwicklungen zu noch höheren Kapazitäten.

Im Gegensatz zu Batterien und Kondensatoren, die heute auf dem Markt erhältlich sind, wird das "Power Paper" aus einfachen Materialien hergestellt – erneuerbare Zellulose und ein einfach erhältliches Polymer. Es ist leicht, benötigt keine gefährlichen Chemikalien oder Schwermetalle und es ist wasserfest.

Das Papier ist wie regulärer Zellstoff, welcher bei der Herstellung von Papier entwässert werden muss. Die nächste Herausforderung ist es, einen industriellen Prozess dafür zu entwickeln.

Veröffentlichung:

Abdellah Malti et. al: An Organic Mixed Ion-Electron Conductor for Power Electronics, Advanced Science, DOI 10.1002/advs.201500305

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