Papierová batéria môže viesť k ekologickejšej technológii na jedno použite
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 29. 7. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Hoci je vždy najlepšie opätovne používať a recyklovať, mnohé malé, jednoduché elektronické zariadenia s nízkou spotrebou energie bývajú na jedno použitie. Nová papierová batéria by ich mohla urobiť ekologickejšími, keďže sa aktivuje vodou a po vyradení sa biologicky rozloží.
Batéria, ktorú vyvinuli vedci zo švajčiarskeho Inštitútu Empa, je určená na použitie v aplikáciách, ako sú „inteligentné“ prepravné štítky, environmentálne senzory a jednorazové lekárske diagnostické zariadenia. V súčasnej skúšobnej podobe pozostáva batéria z jedného prepojeného článku. Každý článok meria jeden centimeter štvorcový a jeho papierový substrát je impregnovaný chloridom sodným (tzv. kuchynskou soľou). Jeden jeho koniec je potiahnutý voskom, ku ktorému sú pripojené dva drôty.
Na jednej strane papiera je vytlačený atrament obsahujúci grafitové vločky, ktoré slúžia ako katóda. Na druhej strane je vytlačený atrament obsahujúci zinkový prášok, ktorý slúži ako anóda. Obidva atramenty na oboch stranách papiera pokrýva tretí atrament obsahujúci grafitové vločky a sadze. Spája katódu a anódu s dvoma drôtmi na jednom konci.
Po nanesení malého množstva vody na batériu kvapalina spôsobí rozpustenie soli v papieri, čím sa uvoľnia nabité ióny. Keď sa tieto ióny rozptýlia v zmáčanom elektrolyte papiera, spôsobia oxidáciu zinku v anóde, čím sa uvoľnia elektróny.
„Tieto elektróny sa potom môžu prenášať z anódy obsahujúcej zinok, cez atrament obsahujúci grafit a sadze, drôty a zariadenie, na grafitovú katódu, kde sa prenášajú na kyslík z okolitého vzduchu, a teda ho redukujú,“ vysvetľuje Empa. „Tieto redoxné reakcie (redukcia a oxidácia) tak generujú elektrický prúd, ktorý možno použiť na napájanie externého elektrického zariadenia“.
V laboratórnom teste bola dvojčlánková verzia batérie úspešne schopná napájať malý budík s displejom z tekutých kryštálov.
Okrem toho sa zistilo, že na aktiváciu jedného článku stačili dve kvapky vody v priebehu 20 sekúnd. Keď tento článok nebol pripojený k zariadeniu spotrebúvajúcemu energiu, dosiahol napätie 1,2 V. Výkonnosť článku výrazne klesla po jednej hodine keď papier vyschol, no po nanesení ďalších dvoch kvapiek vody bol schopný udržať pracovné napätie 0,5 V počas ďalšej hodiny.
Tím sa domnieva, že pri ďalšom technickom vývoji by vysychanie papiera nemalo byť až takým limitujúcim faktorom. Výskum je opísaný v článku, ktorý bol nedávno uverejnený v magazíne Scientific Reports.
