Нещодавно розроблена одноразова паперова батарея, що активується водою, обіцяє принести революційні зміни в екосистему електроніки одноразового використання.
Батарея, продемонстрована дослідниками, виготовляється з екологічно чистих матеріалів та підлягає біологічному розкладанню, а також є дешевою у виробництві. Мало того – за потреби вона може виготовлятися в різних формах та розмірах.
Аби ви мали уявлення про потужність нової батареї, відзначимо, що потужності двоелементної батареї, виготовленої за цією технологією, було достатньо для того, аби змусити працювати будильник з РК-дисплеєм. Зрозуміло, що найближчим часом не слід очікувати подібної батареї, здатної забезпечити роботу вашого лептопа. Однак розробка має великий потенціал щодо використання як джерела живлення малопотужних датчиків та трекерів.
«Ми представляємо друковану паперову батарею, розроблену для забезпечення живлення одноразової електроніки, що матиме мінімальний вплив на навколишнє середовище», – пишуть дослідники у публікації, що супроводжує розробку. – Основою батареї є метало-повітряний електрохімічний елемент, в якому використано цинк як біорозкладаний метал в аноді, графіт у катоді, та папір як сепаратор між електродами й електроліт на основі води».
Батарея, виготовлена з паперу, просоченого сіллю хлориду натрію, має розмір лише один квадратний сантиметр (0.15 квадратного дюйма). Процес її виробництва базується на використанні друкованих чорнил: одне чорнило містить пластівці графіту та діє як катод (позитивний кінець), а інша, що накладається зі зворотного боку паперу, містить цинковий порошок і діє як анод (негативний кінець).
Третє чорнило, що складається з графітових пластівців і сажі, наноситься з обох боків поверх двох інших чорнил, з’єднуючи позитивний і негативний кінці з двома дротами. Вони прикріплюються на одному кінці паперу, змоченого у воску.
Все, що необхідно зробити далі, це додати невелику кількість води – лише дві краплі. Це, своєю чергою, розчиняє солі всередині паперу, вивільняючи заряджені іони, які потім під час свого руху активують акумулятор. Електричний ланцюг замикається шляхом приєднання дротів до електричного пристрою, тобто електрони можуть переходити від негативного до позитивного кінців.
Батарея, що дає стабільну напругу 1.2 вольта, близька за своїми параметрами до стандартної лужної батареї типу «АА» з напругою 1.5 вольта. Як показали експерименти, проведені командою дослідників, нова батарея починає виробляти електроенергію приблизно за 20 секунд після того, як її змочують водою.
«Ця демонстрація доводить, що, попри обмежену потужність порівняно зі стандартними технологіями, наша батарея все одно здатна забезпечувати живлення для широкого спектра малопотужної електроніки та екосистеми Інтернету речей», – відзначають дослідники.
Попри те, що продуктивність роботи батареї зменшується з поступовим висиханням паперу, її можна певною мірою відновити, додавши ще трохи води. Після чого батарея може ще протягом двох годин після першої активації виробляти струм з напругою 0.5 вольта.
Варто зауважити, що станом на сьогодні все це – лише попередня розробка, створена для практичної перевірки теорії. Однак, виробництво описаної паперової батареї не є таким вже складним процесом. Дослідники відзначають, що в їхніх планах на майбутнє – покращення ефективності роботи батареї, що має збільшити час її роботи.
«На тлі зростання нашої обізнаності у проблемі електронних відходів та появою одноразової електроніки для застосування у таких сферах, як зондування стану навколишнього середовища та перевірка харчових продуктів, зростає потреба у застосуванні батарейок, які мають низький вплив на навколишнє середовище, – пишуть дослідники. – Цей відхід від традиційної орієнтації на рівень продуктивності відкриває нові можливості для використання матеріалів та дизайну, які здатні забезпечити баланс між продуктивністю та екологічністю».
