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只需加水即可激活一次性纸质电池
时间:2022-08-01 09:26 来源:科技日报 阅读人次:1  【字体:
 

 

  模版印刷的两芯纸电池,其设计上拼写了作者研究机构 (Empa) 的名称。电池运行液晶显示闹钟。图片来源:亚历山大·波林


  

  《科学报告》杂志发表的一项原理验证研究介绍了一种水活化一次性纸电池。它可用于为各种低功耗、一次性使用的电子产品(例如用于跟踪物体的智能标签、环境传感器和医疗诊断设备)供电,并将其对环境的影响降至最低。 

  该电池由至少一个尺寸为1平方厘米的电池,以及打印在矩形纸条上的3种墨水组成。氯化钠盐分散在整个纸条中,其较短的一端浸入蜡中。一种含有石墨片的墨水,作为电池的正极,印刷在纸的一个平面上;而含有锌粉的墨水,作为电池的负极,印在纸的反面。此外,在纸的两面,在其他两种墨水之上再印上含有石墨片和炭黑的墨水。这种墨水将电池的正极和负极连接到位于纸的浸蜡端的两根电线。 

  当加入少量水时,纸中的盐会溶解并释放出带电离子。这些离子通过分散在纸张中来激活电池,导致电池负极墨水中的锌释放电子。将电线连接到电气设备上会关闭电路,以便电子可从负端(通过含石墨和炭黑的墨水、电线和设备)转移到正端(含石墨的墨水),以及正端周围空气中的氧气。这些反应产生可用于为设备供电的电流。 

  为了证明他们的电池能够运行低功耗电子设备,研究人员将两个电池组合成一个电池,并用它为带有液晶显示器的闹钟供电。对单节电池的性能分析表明,加入两滴水后,电池在20秒内激活,在不连接耗能设备时,达到1.2伏的稳定电压。标准AA碱性电池的电压为1.5伏。一小时后,由于纸张干燥,单节电池的性能显著下降。然而,再加入两滴水后,它又保持了0.5伏的稳定工作电压超过一小时。 

  研究人员提出,纸和锌的生物降解性可使该电池最大限度地减少一次性低功率电子产品对环境的影响。他们建议,通过最大限度地减少墨水中锌的使用量,可进一步提高电池的可持续性。 

 

 

  

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