Empa研究人員開發水激活的紙電池 可能帶來更環保的一次性技術

儘管最好的辦法是重複使用和回收,但許多小型、簡單、低功率的電子設備往往是一次性使用的。一種新的紙電池可以使它們更加環保,因為它可以被水激活,而且一旦丟棄就會被生物降解。

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該電池由瑞士聯邦材料科學與技術研究所(Empa)的科學家們開發,旨在用於 “智能”運輸標籤、環境傳感器和一次性醫療診斷設備等應用。

在其目前的概念驗證形式中,該電池由一個以上的連接單元組成。每個的尺寸為一平方厘米,其紙質基底浸漬有氯化鈉(又稱食鹽)。它的一端有一個蠟質塗層,兩根導線連接在上面。

在紙的一面印有一種含有石墨片的墨水,作為陰極。另一面印有含有鋅粉的墨水,作為陽極。在紙的兩面,覆蓋這兩種墨水的是第三種含有石墨片和碳黑的墨水–它將陰極和陽極連接到一端的兩根電線上。

一旦少量的水被施加到電池上,液體會使紙中的鹽溶解,釋放出帶電離子。當這些離子分散在濕潤的紙質電解液中時,它們導致陽極中的鋅被氧化,釋放出電子。

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“這些電子然後可以從含鋅的陽極–通過含石墨和碳黑的墨水、導線和設備–轉移到石墨陰極,在那裡它們被轉移到–並因此減少–來自環境空氣的氧氣,”Empa解釋說。“這些氧化還原反應(還原和氧化)從而產生電流,可用於為外部電氣設備供電。”

在一次實驗室測試中,兩節電池的版本成功地為一個帶有液晶顯示屏的小鬧鐘供電。

此外,人們發現,僅僅兩滴水就足以在20秒內激活一個電池。當沒有連接到一個耗能設備時,該電池的電壓達到了1.2伏。該電池的性能在一小時后明顯下降–因為紙張變幹了–儘管它能夠在另一個小時內保持0.5伏的工作電壓,一旦再滴上兩滴水。

首席科學家Gustav Nyström教授相信通過進一步的工程設計,紙張的乾燥應該不會成為那麼大的限制因素。他之前開發了一種可生物降解的微型電容器。

這項研究在最近發表於《科學報告》雜誌的一篇論文中進行了描述。

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