Neuartige Biozelle

18. Dezember 2017 22:13; Akt: 18.12.2017 22:18 Print

Forscher bauen Batterie nach Zitteraal-​​Prinzip

Ein Forschungsteam ist daran, eine neuartige Batterie zu entwickeln, die sich selbst auflädt. Sie soll künftig etwa Herzschrittmacher am Laufen halten.

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Nur, wenn sie richtig ausgerichtet sind, entsteht zwischen den Lösungen in den Kapseln auch die notwendige Spannung. (Bild: Thomas Schroeder / Anirvan Guha)

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«Zu Beginn war es nur eine Vision und niemand dachte, dass es wirklich klappen würde», sagt Studienleiter Michael Mayer vom Adolphe-Merkle-Institut der Uni Freiburg über die neue Batterie, für den der Zitteraal «Modell stand». Fünf Jahre und knapp drei Millionen Euro investierten die Wissenschaftler von drei Universitäten in ihre Arbeit. Finanziert wurde die Studie vom Air Force Research Laboratory der USA.

Wenn die Batterie fertig ist, soll sie für kleinere Leistungen einsatzbereit sein. So wäre damit etwa der Betrieb eines Herzschrittmachers möglich. Auch ein Glucose-Sensor für Diabetiker sei denkbar, erklärt Mayer: «An diesen könnte etwa eine Insulinpumpe gekoppelt werden, die den Sensor ergänzt. Das wäre ein großartiger Fortschritt.»

600 Volt aus einem Fisch

Das Prinzip, nach dem die Batterie arbeitet, haben sich die Forscher vom Zitteraal abgeschaut. Dieser kann nämlich mit Hilfe seiner speziellen Zellen, Elektrozyten genannt, eine Spannung von bis zu 600 Volt produzieren.

Die Funktionsweise der Batterie: «Grundsätzlich kommt die ganze Energie aus zwei Salzwasserlösungen, einer mit mehr und einer mit weniger Salz», erläutert Mayer. Diese Lösungen sind in Kapseln abgefüllt, die durch teildurchlässige Membranen voneinander abgetrennt sind.

Durch 3D-Drucker angeordnet

Da diese Membran für einen Teil der Ionen besser passierbar ist, verschiebt sich die elektromagnetische Ladung, wodurch Spannung entsteht.

Dazu ist es notwendig, dass die Kapseln mit der Lösung perfekt ausgerichtet sind. Ein 3D-Drucker garantiert dies, indem er die Kapseln auf eine transparente Plastikfolie druckt. Diese Folie wird schließlich wie ein Origami gefaltet, sodass die Kapseln mit der Lösung am idealen Ort zum liegen kommen.

«Was der Aal kann, können wir auch»

Das Problem der Forscher ist bisher das Aufladen der Batterie: «Die Ionen müssen wieder in ihre Anfangsposition zurück, wenn der Vorgang abgeschlossen ist. Sonst funktioniert das Ganze nur einmal.» Also das gleiche Prinzip wie bei einem Skilift: Wer runter will, muss zuerst wieder hinauf.

Der Aal erreicht das Zurückführen der Ionen dank der Energie, die er durch Nahrung bekommt. Beim Modell des Forschungsteams klappt dieser Vorgang aber noch nicht.

«Das ist mit Abstand das Schwierigste am ganzen Projekt», sagt Biophysik-Professor Mayer, «es dürfte etwa nochmals doppelt so lange dauern, wie die bisherige Forschung. Aber: Wenn es der Aal kann, muss es für uns auch möglich sein.»

(L'essentiel/ber)

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