Исследователи из Института материаловедения и прикладных технологий (Empa) в составе Высшей технической школы Цюриха в Швейцарии создали работоспособный прототип одноразовой бумажной батареи электропитания, которая активируется простым добавлением воды. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Батарея, созданная специалистами лаборатории исследований свойств целлюлозы в Empa, конструктивно состоит как минимум из одной ячейки размером в 1 квадратный сантиметр, а также дополнена тремя типами чернил, напечатанными на прямоугольной полоске бумаги. По всей полоске бумаги распределена фактически обычная соль (хлорид натрия), а один из ее коротких концов погружен в воск.

Чернила, содержащие графитовые чешуйки, действуют как положительный электрод батареи (катод) и печатаются на одной из плоских сторон бумаги, а чернила, содержащие порошок цинка, который действует как отрицательный электрод (анод), отпечатываются на обратной стороне бумаги.

Помимо этого, чернила, содержащие графитовые чешуйки и сажу, печатаются на обеих сторонах бумаги поверх двух других типов чернил. Эти чернильные слои соединяют положительный и отрицательный концы батареи с двумя проводами, которые расположены на конце бумаги, покрытом воском.

При добавлении небольшого количества воды соль внутри бумаги растворяется, и тем самым высвобождаются заряженные ионы. Далее эти ионы активируют батарею, рассеиваясь по бумаге, в результате чего цинк в чернилах на отрицательном полюсе батареи высвобождает электроны.

Присоединение проводов к электрическому устройству замыкает цепь, так что электроны могут передаваться от отрицательного электрода (через чернила, провода и оболочку, содержащую графит и сажу) к положительному, где они затем взаимодействуют с кислородом окружающего воздуха. Эти реакции генерируют электрический ток, который можно использовать для питания небольшого устройства.

Анализ работоспособности одноэлементной тестовой батареи показал, что после добавления двух капель воды батарея активировалась в течение 20 секунд и при отсутствии подключения к энергоемкому устройству достигала стабильного напряжения 1,2 вольта. Для сравнения – напряжение стандартной щелочной батареи типа АА составляет 1,5 вольта.

Через час производительность такой одноячеечной батареи значительно снизилась из-за высыхания бумаги. Однако после того, как были добавлены еще две капли воды, она вновь смогла поддерживать стабильное рабочее напряжение (на сей раз в 0,5 вольта) в течение более одного дополнительного часа.

Чтобы продемонстрировать способность своей батареи работать с маломощной электроникой, авторы разработки в одном из вариантов тестирования объединили две ячейки в батарею-прототип и использовали ее для питания будильника с жидкокристаллическим дисплеем.

Исследовательская группа из Empa предполагает, что производственная эффективность их батареи может быть дополнительно увеличена за счет оптимизации количества цинка, используемого в чернилах, что также позволит более точно контролировать количество электроэнергии, вырабатываемой батареей. В комплексе с биоразлагаемостью бумаги и цинка, применяемых в батарее, это способно минимизировать вредное воздействие на окружающую среду.

Разработчики отметили, что такие батарейки можно использовать для питания широкого спектра того же типа (то есть одноразовой) электроники с низким энергопотреблением, такой как интеллектуальные этикетки для отслеживания объектов, датчики окружающей среды и медицинские диагностические устройства.

Вам может понравиться

Зять Беглова заинтересовал Следственный комитет из-за дела о петербургских генералах

Следственный комитет России продолжает расследование резонансного дела о Фонде содействия программам ГУВД СПб и ЛО. В хищениях средств подозревают трех генералов петербургского МВД – Алексея Семенова, Ивана Абакумова и Сергея

Израильский стартап построил первый в мире роботизированный улей для пчеловодства

Израильский стартап BeeWise смог внедрить технологии искусственного интеллекта и автоматизации в сферу пчеловодства с помощью своих автономных «умных ульев», что дает возможности значительно улучшить опыление и повысить собираемый урожай меда.

Энергоэффективное жилищное решение в Швеции – недорогие дома на солнечных батареях

Двухэтажные жилые дома площадью 150 кв. м, возведенные в Эребру (Швеция) из недорогих сборных модулей, почти полностью способны обеспечить себя электричеством от солнечных панелей. Об этом сообщает онлайн-журнал Yanko Design.
Погода в России: