一种新开发的水活化一次性纸电池有望对一次性电子产品产生重大影响——那些用于医疗和工业领域的临时小工具,电子垃圾很快就会开始堆积。
研究人员已经证明的电池是可生物降解的,由可持续材料制成,并且组装起来很便宜。更重要的是,它可以根据需要制作成各种形状和尺寸。
为了了解功率,使用该技术制造的两节电池足以为 LCD 闹钟供电。虽然它不会很快为您的笔记本电脑充电,但低功率传感器和跟踪器有很大的潜力用途。
研究人员在他们发表的论文中写道:“我们展示了一种印刷纸电池,用于为一次性电子产品供电并最大限度地减少它们对环境的影响。”
“该电池基于金属-空气电化学电池,在阳极使用锌作为可生物降解的金属,在阴极使用石墨,在电极之间使用纸作为隔膜,以及水基电解质。”
该电池由氯化钠盐扩散纸制成,尺寸小至一平方厘米(0.15 平方英寸),并基于印刷油墨:一种油墨含有石墨片并充当阴极(正极),而另一种油墨纸的另一面含有锌粉并充当阳极(负端)。
第三种墨水由石墨片和炭黑组成,印在两面,在其他两种墨水之上,将正负端连接到两条电线。这些贴在纸的一端,浸在蜡中。
那么,所需要的只是少量的水,少至两滴。这会溶解纸内的盐分,释放带电离子,然后在移动时激活电池。通过将电线连接到电气设备来闭合电路,这意味着电子可以从负极转移到正极。
纸电池的稳定电压为1.2伏,接近标准AA碱性电池1.5伏的水平。根据团队进行的实验,电池在加水约 20 秒后开始发电。
“这个演示表明,尽管与标准技术相比,我们的电池功率密度有限,但我们的电池仍然与广泛的低功耗电子产品和物联网生态系统相关,”研究人员写道。
虽然随着纸张变干,性能会随着时间的推移而降低,但可以在一定程度上补充更多的水。加上额外的水,电池在首次激活两小时后仍可产生 0.5 伏的电压。
目前这在很大程度上是一项原理验证研究,但论文中描述的电池生产起来并不过分复杂。研究人员表示,他们希望在未来提高电池的效率,并使其工作更长时间。
研究人员写道:“随着人们对电子垃圾问题的认识不断提高,以及用于环境传感和食品监测等应用的一次性电子产品的出现,对低环境影响电池的需求也在不断增长。”
“这种从传统的以性能为导向的品质因数的转变为非常规材料和设计创造了新的机会,可以在性能和环境影响之间取得平衡。”
该研究已发表在《科学报告》上。
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