Ученые из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (EMPA) разработали инновационную батарею на основе бумаги, покрытой графитом и цинковой пылью, которая способна обеспечить питание для различных крошечных одноразовых электронных устройств. Потенциальные области применения этой технологии включают отслеживание доставки в реальном времени, мониторинг окружающей среды и использование в недорогих медицинских датчиках.
Принцип работы и структура батареи
Руководитель исследования Густав Нюстрём и его команда использовали прямоугольную полоску бумаги, на одну сторону которой нанесли чернила, содержащие графитовые хлопья, выполняющие роль катода. На противоположную сторону бумаги были нанесены чернила с цинковым порошком, играющим роль анода. Внутри самой бумаги была пропитана соль, которая служит электролитом.
Активация и производительность
Батарея находится в состоянии покоя, пока остается сухой. Однако, как только на неё попадает капля воды, начинается химическая реакция, и батарея начинает генерировать электрический ток. В ходе экспериментов две бумажные ячейки были объединены в одну батарею, которая смогла успешно запитать будильник с жидкокристаллическим дисплеем, создавая напряжение в 2,4 В. Стоит отметить, что батарея начала работать всего через 20 секунд после добавления двух капель воды.
Долговечность и возможности настройки
Батарея функционировала в течение часа, после чего её мощность резко упала из-за естественного высыхания бумаги. Тем не менее, после добавления еще одной капли воды, устройство продолжило работать еще один час. Исследователи отметили, что емкость батареи можно регулировать за счет изменения количества цинка, нанесенного на бумагу, что позволяет адаптировать батарею для различных приложений.
Экологическая безопасность и возможные применения
Преимуществом данной технологии является её экологичность: как бумага, так и цинк являются биоразлагаемыми материалами, которые могут быть переработаны при соблюдении правильных процессов.
Нюстрём отметил, что подобные батареи могут использоваться для питания устройств, отслеживающих посылки в режиме реального времени, что существенно повысит эффективность цепочек поставок. Также они могут быть полезны в переработке упаковки пищевых продуктов, обеспечивая энергией устройства, которые предоставляют информацию о материалах упаковки по окончании её срока службы.
Заключение
Хотя мощность этой батареи достаточно низка, чтобы рассчитывать на её использование в сложных приложениях, Нюстрём видит большой потенциал в её использовании с сенсорами, которые потребляют всё меньше энергии. Объединение этих технологий может привести к созданию простых, но полезных систем для промышленного применения, делая их более экологичными и эффективными.
Обеспечьте себе и своим близким комфорт и безопасность, посетите наш интернет-магазин измерительного оборудования pribor-x.ru! Наши специалисты всегда готовы помочь вам с выбором и ответить на все ваши вопросы.
Свяжитесь с нами по почте sales@pribor-x.ru или по телефону 8-800-777-24-67.