Papierowa bateria o mocy "paluszka". Aby zadziałała, wystarczy polać ją wodą

Elektronika towarzyszy nam we wszystkich dziedzinach życia, także tych "niewidzialnych". Wiele drobnych czujników przemysłowych, naukowych i medycznych wykorzystywane jest tylko raz lub dwa, ale z uwagi na wbudowane baterie stanowią one spore obciążenie dla środowiska. Naukowcy ze Szwajcarskiego Laboratorium Badań Materiałowych i Technologii (EMPA) zaprezentowali możliwe rozwiązanie tego problemu.

Bateria wykonana jest z papieru filtracyjnego nasączonego roztworem soli kuchennej, który następnie jest suszony. Jako biegun dodatni urządzenie wykorzystuje nadruk z farby zawierającej płatki grafitu, naniesiony z jednej strony kartki. Funkcję ujemnego bieguna pełni natomiast atrament z cynkowym proszkiem, który umieszczany jest po drugiej stronie papieru. Obydwa nadruki pokrywa trzecia substancja, zawierająca grafit i sadzę, łącząca obydwa bieguny z przewodami.

Po dodaniu niewielkiej ilości wody, sól rozpuszcza się i uwalnia jony, które aktywują baterię. Rozpoczyna to szereg reakcji redukcji i utleniania w "plusie" i "minusie" baterii, co w efekcie powoduje wytwarzanie prądu elektrycznego. Część papieru zabezpieczona jest woskiem - w ten sposób przewody nie zaczynają wchodzić w reakcje elektrochemiczne z baterią.

Aby zademonstrować możliwości technologii, zespół wykorzystał dwuogniwową baterię do zasilania budzika z wyświetlaczem ciekłokrystalicznym (LCD). Po dodaniu dwóch kropli wody, aktywowała się ona w ciągu 20 sekund, a gdy nie była podłączona do urządzenia zużywającego energię, osiągała stabilne napięcie 1,2 V, zbliżone do standardowej baterii alkalicznej AA, czyli popularnego paluszka. Po godzinie wydajność baterii spadła z powodu wysychania papieru, ale ponowne zwilżenie układu umożliwiło jej pracę jeszcze przez ponad godzinę.

Jak zaznaczyli naukowcy, taka konstrukcja baterii pozwala na wykorzystanie jej w jednorazowej elektronice o niskiej mocy - inteligentnych etykietach do śledzenia obiektów, czujnikach środowiskowych i medycznych urządzeniach diagnostycznych. Po zużyciu, urządzenia te - wraz z zasilaniem - są wyrzucane. Biodegradowalne baterie mogą zmniejszyć ich negatywny wpływ na środowisko.

- W swoich badaniach wykorzystujemy jedynie nietoksyczne, biodegradowalne materiały ze zrównoważonych źródeł - powiedział w rozmowie z tvnmeteo.pl Xavier Aeby, jeden z autorów badania.

Aeby podkreślił, że papier, a właściwie jego główny składnik - celuloza, ma ogromny potencjał w badaniach nad zrównoważoną energią.

- Celuloza jest najpowszechniejszym polimerem na naszej planecie, jest biodegradowalna i ma interesujące właściwości dla produkcji baterii - opowiedział. - Przykładowo, charakteryzuje się ona dużą powierzchnią i dobrze chłonie wodę, może być stosowana jako baza dla obwodów elektrycznych lub jako spoiwo w aktywnych farbach przewodzących prąd - dodał.

Naukowiec uzupełnił, że w przyszłości papier może zostać wykorzystany na dużą skalę w projektach energetycznych. "Celulozowe ogniwa" mają także szansę przeniknąć do zastosowań komercyjnych.