Ученые из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (EMPA) создали бумажную батарею, которая активируется водой. Биоразлагаемая батарея дешева в сборке и способна выдавать напряжение в 1,2 В.
Она предназначена для использования в датчиках окружающей среды и одноразовых медицинских диагностических устройствах.
Размер каждой ячейки Empa составляет 1 см2, а бумажная основа батареи пропитана хлоридом натрия (поваренной солью). Одна сторона подложки покрыта чернилами, которые содержат графитовые чешуйки и служат катодом. На другую сторону нанесены чернила с порошком цинка, работающие как анод. Положительная и отрицательная стороны батарейки соединены проводом. Чернила с обеих сторон покрыты слоем краски с содержанием графитовых хлопьев и сажи – она соединяет катод и анод с двумя проводами на одном конце. Вода, нанесенная на батарею, растворяет соль и высвобождает заряженные ионы, которые проникают на другую сторону пластинки через мокрый слой бумаги и вызывают окисление цинка в аноде, высвобождая электроны. В результате эти окислительно-восстановительные реакции генерируют электрический ток, который можно использовать для питания внешнего электрического устройства. Для активации батареи достаточно двух капель воды, а сам процесс наступает через 20 секунд после контакта пластины с водой. Во время эксперимента напряжение на батарее достигало 1,2 В. Этого оказалось достаточно для того, чтобы запитать небольшой будильник с ЖК-дисплеем. Для сравнения: уровень напряжения обычной щелочной батарейки АА составляет 1,5 В. Однако по мере высыхания бумажного слоя мощность батареи существенно сократилась – рабочее напряжение осталось на уровне 0,5 В в течение следующего часа.
«Демонстрация показала, что, несмотря на ограниченную удельную мощность по сравнению со стандартными технологиями, наша батарея актуальна для широкого спектра маломощной электроники и экосистемы интернета вещей», – заявили ученые.
Комментарии