Forscher des Schweizerischen Instituts Empa entwickelte eine wasseraktivierte Papierbatterie. Der Zweck? Lösen Sie die Unzulänglichkeit von Einwegelektronik mit geringem Stromverbrauch. Das Team glaubt, dass die Erfindung anstelle der derzeit teuren Smart Tracker, Umweltsensoren und medizinischen Diagnosegeräte verwendet werden kann.
Wie wird die Papierbatterie der Empa hergestellt?
Die Batterie enthält mindestens eine kleine Zelle mit drei verschiedenen Tinten, die auf einen rechteckigen Papierstreifen gedruckt sind. Anschließend wird das Papier mit Salz bestreut und in Wachs getaucht: Abschließend wird Tinte mit Graphitflocken (die als Pluspol wirkt) und Tinte mit Zinkstaub (die als Minuspol wirkt) auf die beiden Seiten des Papiers aufgebracht. Finishing Touch: Eine weitere Mischung aus Graphit- und Rußtinte wird auf beide Seiten des Streifens gedruckt, um das Ganze abzurunden.
Und wie funktioniert es? Fügen Sie einfach eine kleine Menge Wasser hinzu. Die Salze, die das Papier beschichten, lösen sich auf und setzen geladene Ionen frei, die den Streifen leitfähig machen. Wenn sich die Ionen verteilen, oxidiert das Zink in der Tinte und setzt Elektronen frei, die dann über die Tinten auf die Graphitkathode übertragen werden. Die resultierende Reaktion mit Sauerstoff in der Luft erzeugt einen elektrischen Strom, der zur Stromversorgung externer Geräte verwendet werden kann.
Während der Studie kombinierte das Team erfolgreich zwei Zellen, um einen Wecker mit Flüssigkristallanzeige auszulösen, und erreichte eine stabile Spannung von 1,2 Volt, knapp unter den 1,5 Volt einer Standard-AA-Alkalibatterie.
Als nach einer Stunde die Leistung der Versuchsbatterie durch Austrocknung des Papiers dramatisch nachließ, fügten die Wissenschaftler einfach mehr Wasser hinzu, sodass die Zelle eine weitere Stunde lang eine stabile Betriebsspannung von 0,5 Volt aufrechterhielt.
Kommende Entwicklungen
„Die Besonderheit der unsere neue Papierbatterie“, erklärt er Guastav Nyström, der die Studie durchführte, „ist seine extreme Vielseitigkeit. Es ermöglicht uns, der Tinte nur die für die jeweilige Anwendung erforderliche Zinkmenge hinzuzufügen.
Was ist mit dem Problem des Trocknens von Papier? Der Wissenschaftler ist zuversichtlich: Das Team wird die notwendigen Konstruktionsverbesserungen vornehmen, um das Problem zu umgehen, das jedoch nur bei bestimmten nassen Bedingungen auftritt.
Könnte diese Papierbatterie der Schlüssel zur Reduzierung von Elektroschrott mit geringem Stromverbrauch sein? Es sieht auf jeden Fall vielversprechend aus.
