Учени от Швейцария изобретиха хартиена батерия за дребни електронни джаджи, която се активира с вода (снимка: EMPA)
Въпреки, че e добре нещата да се употребяват повторно и да се рециклират, множество малки, прости електронни устройства с ниска мощност обикновено се използват еднократно. Нова хартиена батерия може да ги направи по-екологични, тъй като се активира от вода и се разгражда, след като бъде изхвърлена.
Разработена от учени от швейцарския институт EMPA, батерията е предназначена за използване в приложения като „интелигентни“ етикети, сензори за околната среда и медицински диагностични устройства за еднократна употреба. Иновацията е описана в сп. Scientific Reports.
В настоящата си форма за доказване на концепцията батерията се състои от няколко свързани клетки. Всяка клетка е с размери един квадратен сантиметър, а нейният хартиен субстрат е импрегниран с натриев хлорид (готварска сол). Единият му край е с восъчно покритие, към което са прикрепени две телчета.
От едната страна на хартията е отпечатано мастило, съдържащо графитни люспи, което служи като катод. От другата страна е отпечатано мастило, съдържащо цинк на прах, което служи като анод. Покривайки двете мастила, от двете страни на хартията, има и трето мастило, съдържащо графитни люспи и сажди – то свързва катода и анода с двата проводника в единия край.
След като малко количество вода намокри батерията, течността кара солта в хартията да се разтвори, освобождавайки заредени йони. Докато тези йони се разпръскват през електролита на намокрената хартия, те карат цинка в анода да се окислява, освобождавайки електрони.
„След това тези електрони могат да бъдат прехвърлени от съдържащия цинк анод – чрез мастилото с графит и сажди, проводниците и устройството – към графитния катод, където се прехвърлят към кислорода от околния въздух“, обясни научният екип. „Тези редокс реакции (редукция и окисление) генерират електрически ток, който може да се използва за захранване на външно електрическо устройство“.
При лабораторен тест двуклетъчна версия на батерията успешно захранва малък будилник с течнокристален дисплей. Освен това е установено, че само две капки вода са достатъчни, за да активират една клетка в рамките на 20 секунди. Когато не е свързана към устройство, което консумира енергия, тази клетка достига напрежение от 1,2 волта.
Производителността на клетката спада значително след един час – тъй като хартията изсъхва – въпреки че успява да поддържа работно напрежение от 0,5 волта за още един час, след като са приложени още две капки вода.