Группа исследователей из швейцарского исследовательского института Empa разработала одноразовую бумажную батарейку, которая активируется водой. Его можно использовать для питания широкого спектра энергоэффективных электронных устройств, таких как смарт-теги для отслеживания предметов, различные датчики и медицинские устройства. При этом воздействие на окружающую среду сведено к минимуму. Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.
Аккумулятор представляет собой лист бумаги размером 1 см, на одну сторону которого нанесены графитосодержащие чернила (катод), а на другую — цинксодержащие чернила (анод). Покрыт слоем краски с графитом и сажей. По всей поверхности бумаги также наносили обыкновенную соль, а по краям — воск, которым крепятся две проволоки. Если добавить несколько капель воды, кристаллы соли растворятся и высвободят заряженные ионы, которые активируют батарею. В результате цинк в чернилах окисляется, высвобождая электроны, и при замыкании цепи они переходят от анода к катоду. Эти реакции (окисление и восстановление) генерируют электрический ток, который можно использовать для питания некоторых устройств с низким энергопотреблением.
Чтобы продемонстрировать возможности бумажной батареи, команда объединила две ячейки в одну, чтобы увеличить рабочее напряжение, и использовала их конструкцию для питания ЖК-будильника. Эксперимент показал, что после добавления двух капель воды батарея запустилась в течение 20 секунд и достигла стабильного напряжения 1,2 В. Напряжение стандартной щелочной батареи АА составляет 1,5 В. Когда исследователи добавили еще две капли воды, Батарея поддерживала стабильное рабочее напряжение 0,5 В в течение часа.
В отличие от многих стандартных батарей, в которых используется металлическая фольга, новая разработка позволяет добавлять в чернила только то количество цинка, которое действительно необходимо для конкретного применения. У этой батарейки есть большой недостаток: бумага быстро высыхает, но ученые предполагают, что эту проблему можно решить.