Empa研究人员开发水激活的纸电池 可能带来更环保的一次性技术

2022年07月29日 08:03 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

尽管最好的办法是重复使用和回收,但许多小型、简单、低功率的电子设备往往是一次性使用的。一种新的纸电池可以使它们更加环保,因为它可以被水激活,而且一旦丢弃就会被生物降解。

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该电池由瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)的科学家们开发,旨在用于 “智能”运输标签、环境传感器和一次性医疗诊断设备等应用。

在其目前的概念验证形式中,该电池由一个以上的连接单元组成。每个的尺寸为一平方厘米,其纸质基底浸渍有氯化钠(又称食盐)。它的一端有一个蜡质涂层,两根导线连接在上面。

在纸的一面印有一种含有石墨片的墨水,作为阴极。另一面印有含有锌粉的墨水,作为阳极。在纸的两面,覆盖这两种墨水的是第三种含有石墨片和碳黑的墨水--它将阴极和阳极连接到一端的两根电线上。

一旦少量的水被施加到电池上,液体会使纸中的盐溶解,释放出带电离子。当这些离子分散在湿润的纸质电解液中时,它们导致阳极中的锌被氧化,释放出电子。

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“这些电子然后可以从含锌的阳极--通过含石墨和碳黑的墨水、导线和设备--转移到石墨阴极,在那里它们被转移到--并因此减少--来自环境空气的氧气,”Empa解释说。“这些氧化还原反应(还原和氧化)从而产生电流,可用于为外部电气设备供电。”

在一次实验室测试中,两节电池的版本成功地为一个带有液晶显示屏的小闹钟供电。

此外,人们发现,仅仅两滴水就足以在20秒内激活一个电池。当没有连接到一个耗能设备时,该电池的电压达到了1.2伏。该电池的性能在一小时后明显下降--因为纸张变干了--尽管它能够在另一个小时内保持0.5伏的工作电压,一旦再滴上两滴水。

首席科学家Gustav Nyström教授相信通过进一步的工程设计,纸张的干燥应该不会成为那么大的限制因素。他之前开发了一种可生物降解的微型电容器。

这项研究在最近发表于《科学报告》杂志的一篇论文中进行了描述。

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