Создана одноразовая бумажная батарейка, активируемая водой

Pro-Gadgets | 01.08.2022 - 23:06:31 | Просмотров: 56

Активируемая водой одноразовая бумажная батарейка представлена в экспериментальном исследовании в журнале Scientific Reports. Авторы предполагают, что она может быть использована для питания широкого спектра маломощных одноразовых электронных устройств, таких как умные этикетки для отслеживания объектов, экологические датчики и медицинские диагностические устройства, и минимизации их воздействия на окружающую среду.

Батарея, разработанная Густавом Нюстрёмом и его коллегами, состоит как минимум из одного элемента размером один сантиметр в квадрате, напечатанного тремя красками на прямоугольной полоске бумаги. Соль хлорида натрия рассеяна по всей полоске бумаги, а один из ее коротких концов погружен в воск. Чернила, содержащие графитовые хлопья, которые действуют как положительный конец батареи (катод), нанесены на одну из плоских сторон бумаги, а чернила, содержащие цинковый порошок, который действует как отрицательный конец батареи (анод), нанесены на обратную сторону бумаги. Кроме того, на обеих сторонах бумаги, поверх двух других красок, печатается краска, содержащая графитовые хлопья и технический углерод. Эти чернила соединяют положительный и отрицательный концы батареи с двумя проводами, которые расположены на окунутом в воск конце бумаги.

При добавлении небольшого количества воды соли в бумаге растворяются и высвобождаются заряженные ионы. Эти ионы активируют батарейку, рассеиваясь по бумаге, в результате чего цинк в чернилах на отрицательном конце батарейки высвобождает электроны. Присоединение проводов к электрическому устройству замыкает цепь так, что электроны могут быть переданы с отрицательного конца через графит и сажу, содержащие чернила, провода и устройство на положительный конец (графитсодержащие чернила), где они передаются кислороду в окружающем воздухе. В результате этих реакций образуется электрический ток, который может быть использован для питания устройства.

Чтобы продемонстрировать способность своей батареи работать с маломощной электроникой, авторы объединили два элемента в одну батарею и использовали ее для питания будильника с жидкокристаллическим дисплеем. Анализ работы одноэлементной батареи показал, что после добавления двух капель воды батарея активировалась в течение 20 секунд и, не будучи подключенной к энергопотребляющему устройству, достигала стабильного напряжения 1,2 вольта. Напряжение стандартной щелочной батарейки AA составляет 1,5 вольта. Через час работа одноэлементной батарейки значительно снизилась из-за высыхания бумаги. Однако после добавления еще двух капель воды она сохраняла стабильное рабочее напряжение 0,5 вольт еще более часа.

Авторы предполагают, что биоразлагаемость бумаги и цинка может позволить их батарее минимизировать воздействие одноразовой маломощной электроники на окружающую среду. Они предполагают, что экологичность батареи может быть еще больше увеличена за счет минимизации количества цинка, используемого в чернилах, что также позволяет точно контролировать количество вырабатываемой батареей электроэнергии.

Источник: techxplore.com