Учёные из Швейцарского института Empa разработали одноразовую батарею, которая активируется водой и разлагается после утилизации. Такую батарею можно использовать, в маломощной одноразовой электроники, для датчиков или медицинских диагностических устройств.
Из чего состоит батарея?
Батарея разработанная Густавом Нюстрёмом и его командой, состоит как из одной ячейки размером один квадратный сантиметр, из трех красок, напечатанных на прямоугольной полоске бумаги.
Поваренная соль, распределяется по всей полоске бумаги, а один из ее концов окунается в воск. Чернила, содержащие графитовые чешуйки, действуют как положительный конец батареи (катод), печатается на одной из сторон бумаги, а чернила содержащие порошок цинка действуют как отрицательный конец батареи (анод), печатается на обратной стороне бумаги. Еще одна краска, содержащая графитовые чешуйки и сажу, печатается на обеих сторонах бумаги поверх двух других красок.
Вода, попадая на батарею, растворяет соль в бумаге, высвобождает заряженные ионы, вызывает окисление цинка в аноде, окисляется, высвобождая электроны. Замкнув (внешнюю) цепь, эти электроны могут быть перенесены с цинкосодержащего анода через графитсодержащие и содержащие сажу чернила, провода и устройство на графитовый катод, на который они переносятся и, следовательно, снижают – кислород из окружающего воздуха. Таким образом, эти окислительно-восстановительные реакции (восстановление и окисление) генерируют электрический ток, который можно использовать для питания внешнего электрического устройства.
На фото будильник на жидкокристаллическом дисплее подключенный к аккумулятору.
Хватило 2 капли воды, чтобы активизировать аккумулятор в течении 20 секунд при стабильности 1,2 вольта ,чтобы включить будильник.
Через час бумага высохла, и производительность одноячеечной батареи упала. Добавив ещё пару капель воды, батарея поддерживала стабильное рабочее напряжение 0,5 вольта в течение ещё одного часа.
Ранняя разработка
Ранее команда Нистрема уже разработала разлагаемый суперконденсатор на бумажной основе , который можно заряжать и разряжать тысячи раз без потери эффективности. По сравнению с батареями того же веса суперконденсаторы имеют плотность энергии примерно в 10 раз ниже, но плотность мощности примерно в десять-сто раз выше. Поэтому суперконденсаторы могут заряжаться и разряжаться намного быстрее. Они также могут выдерживать гораздо больше циклов зарядки и разрядки. «Таким образом, эти два устройства на самом деле дополняют друг друга», — говорит Нистрем. Идея новой батареи, активируемой водой, заключалась в том, чтобы иметь возможность производить устройства, которые полностью заряжены и высвобождают эту энергию только после срабатывания стимула, в данном случае просто капли воды.
Иисследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.
По материалам: empa.ch
