一次性“纸基电池”了解下?两滴水即可激活 用完就能生物降解

2022-07-29 16:22:10 财联社 

财联社上海7月29日讯(编辑 黄君芝)尽管回收和再利用总是成为人们大力提倡的要点,但在现实生活中,确实有许多简单且低功耗的小型电子设备,往往是一次性的。也正因为如此,“一次性电池”也是科学家们感兴趣的研究领域之一。

近期,瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)的科学家们就研发了一种更为环保的“纸基电池”,它只需用水就能激活,而且一旦丢弃就会被生物降解。

研究人员表示,这种电池可用于“智能”运输标签、环境传感器和一次性医疗诊断设备等应用。

据悉,在目前的概念验证中,该电池由多个连接单元组成。每个电池大小为1平方厘米,其纸质基底浸渍有氯化钠(又称食盐)。它的一端有一层蜡质涂层,上面连有两根导线。

具体而言,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上述的两根导线上。

一旦少量的水被施加到电池上,液体会使纸中的氯化钠溶解,释放出带电离子。当这些离子在湿润的纸质电解液中扩散时,它们会导致阳极中的锌被氧化,释放出电子。

在一次实验室测试中,两片这样的电池成功地为一个带有液晶显示屏的小闹钟供电。

Empa解释说,“这些电子可以从含锌的阳极,通过含石墨和碳黑的墨水、导线和设备,转移到石墨阴极,在那里它们会与环境中的氧气发生氧化还原反应,从而产生电流,并为外部设备供电。”

值得注意的是,研究人员发现,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。该电池的性能会在一小时后明显下降,因为纸张变干了。但只要再滴两滴水,它就能在0.5伏的电压下再工作一个小时。

这项研究成果已于近期发表在了《科学报告》杂志上。Empa首席科学家Gustav Nystr?m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这种电池的限制因素。他之前曾开发过一种可生物降解的微型电容器。

(责任编辑:王治强 HF013)
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