Разработана бумажная одноразовая батарея

Аккумулятор уникальной конструкции активируется водой и может применяться в широком диапазоне одноразовых электронных устройств.

Разработана бумажная одноразовая батарея

Когда вы думаете об одноразовых вещах созданных из легкоперерабатываемого материла, то наверняка они будут бумажными. Так почему бы не делать из нее больше чем, к примеру, посуду? Инжинеры давно задаются похожими вопросами, пытаясь создать бумажную батарейку. Исследование, подтверждающее концепцию, опубликованное в журнале Scientific Reports, описывает одноразовую бумажную батарею, активируемую водой. По словам ученых, такой аккумулятор можно использовать для питания широкого спектра одноразовой электроники с низким энергопотреблением, такой как умные этикетки для отслеживания предметов, датчики окружающей среды и медицинские диагностические устройства, тем самым сводя к минимуму их воздействие на окружающую среду.

Батарея была разработана Густавом Нюстрёмом и его коллегами и состоит как минимум из одной ячейки площадью один сантиметр в квадрате и состоит из трех чернил, напечатанных на прямоугольном листе бумаги. Бумажная полоска покрыта солью хлорида натрия, а один из ее коротких концов погружен в воск. На одну из плоских сторон бумаги нанесена краска, содержащая графитовые чешуйки, которая служит положительным концом батареи (катодом). Другая сторона напечатана чернилами, содержащими порошок цинка, который служит отрицательным концом батареи (анодом).

Кроме того, поверх двух других красок на обе стороны бумаги наносится краска, содержащая графитовые чешуйки и сажу. Эти чернила соединяют положительный и отрицательный концы батареи с двумя проводами, расположенными на конце бумаги, покрытом воском. Соли в бумаге растворяются при добавлении небольшого количества воды, высвобождая заряженные ионы. Эти ионы распространяются по бумаге, чтобы активировать батарею, что заставляет цинк в чернилах на отрицательном конце батареи высвобождать электроны.

Присоединение проводов к электрическому устройству замыкает цепь, так что электроны могут передаваться от отрицательного конца — через чернила, провода и устройство, содержащие графит и сажу, — к положительному концу (чернила, содержащие графит), где они переходят в кислород окружающего воздуха. Эти реакции генерируют электрический ток, который можно использовать для питания устройства.

Разработана бумажная одноразовая батарея

Источник: Alexandre Poulin, Xavier Aeby, and Gustav Nyström.

Фотография напечатанной по трафарету бумажной батареи с названием научно-исследовательского учреждения (Empa).

Чтобы продемонстрировать способность своей батареи работать с маломощной электроникой, авторы объединили две ячейки в одну батарею и использовали ее для питания будильника с жидкокристаллическим дисплеем. Анализ работоспособности одноэлементной батареи показал, что после добавления двух капель воды батарея активировалась в течение 20 секунд и при отсутствии подключения к энеремкому устройству достигала стабильного напряжения 1,2 вольта.

Напряжение стандартной щелочной батареи типа АА составляет 1,5 вольта. Через час производительность одноячеечной батареи значительно снизилась из-за высыхания бумаги. Однако после того, как были добавлены еще две капли воды, он поддерживал стабильное рабочее напряжение 0,5 вольта в течение более одного дополнительного часа.

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

Читайте также

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

В России создали дешевые стеклянные чипы для производства нанолекарств

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Сушеные овощи после обработки обрели полезные свойства свежих продуктов

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Бетон с набором прочности за 2–4 часа ускорит ремонт дорог

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии

Система умного мониторинга теплосетей предскажет потенциальные аварии

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Глава Anthropic предупредил: через год ИИ может создать ботнет для захвата интернета

Глава Anthropic предупредил: через год ИИ может создать ботнет для захвата интернета

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

В МГУ научились предсказывать разрушение вертолетных лопастей

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Вспышка сверхновой типа Ia поможет уточнить масштаб Вселенной

Вспышка сверхновой типа Ia поможет уточнить масштаб Вселенной

Телескоп James Webb обнаружил загадочные изменения в кольцах Харикло

Телескоп James Webb обнаружил загадочные изменения в кольцах Харикло

Антарктический лед сохранил след движения Солнечной системы через межзвездное облако

Антарктический лед сохранил след движения Солнечной системы через межзвездное облако

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT

«Розовый шум» во время сна усиливает очистку мозга: новое исследование MIT