GreenCharge: Ultraschnelle und biologisch abbaubare Batterien - OrganoBat

Abstract

Im Projekt OrganoBat wurden Komponenten und Prototypen biologisch abbaubarer Batteriezellen auf Basis von Pilzmycel-Membranen entwickelt. Aus drei getesteten Stämmen wurde Ganoderma sp. in Hefepepton-Dextranmedium als geeignetster Produktionsstamm identifiziert. Auf Mycel-, Zeitungspapier- und Zewa-Substraten wurden in acht Optimierungszyklen Polypyrrol-Schichten mit Ferrocen als organischem Aktivmaterial abgeschieden und mittels Cyclovoltammetrie, Impedanzspektroskopie, Vier-Punkt-Widerstandsmessung und REM-EDX charakterisiert. Es wurden zwei Zellkonzepte realisiert: eine Ferrocen-basierte Zelle (Zn||PPy/Ferrocen) sowie eine Zink-Mangandioxid-Zelle vom Leclanché-Typ mit Mycel-Separator, die Leerlaufspannungen bis 1,19 V pro Einzelzelle erreichte und in Reihenschaltung dreier Zellen (3,08 V) eine LED betreiben konnte. Degradationstests nach ISO 14852 ergaben TOC-Akzeptanzraten von 44-50 % für Mycel- und Zeitungspapier-basierte Proben. The OrganoBat project developed components and prototypes for biodegradable battery cells based on fungal mycelium membranes. Of the three strains tested, Ganoderma sp. was identified as the most suitable production strain when grown in yeast peptone-dextran medium. On mycelium, newsprint and kitchen roll substrates, polypyrrole layers with ferrocene as the organic active material were deposited in eight optimisation cycles and characterised using cyclovoltammetry, impedance spectroscopy, four-point resistance measurement and SEM-EDX. Two cell concepts were realised: a ferrocene-based cell (Zn||PPy/Ferrocen) and a Leclanché-type zinc-manganese dioxide cell with a mycelium separator, which achieved open-circuit voltages of up to 1.19 V per single cell and was able to power an LED when three cells were connected in series (3.08 V). Degradation tests in accordance with ISO 14852 yielded TOC acceptance rates of 44–50% for mycelium- and newsprint-based samples.