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焦點信息:加點水,這種一次性紙電池就能激活

來源:中國科學報 時間:2022-08-03 16:04:15


(資料圖)

紙電池正在驅動一個鬧鐘。圖片來源:Alexandre Poulin

在紙上加點水,這張紙就可以變成一次性電池。研究者認為,該電池可以被用于驅動各種低功率、一次性可丟棄的電子器件,例如追蹤物品的智能標簽、環境傳感器和醫學診斷設備,同時在使用中將環境影響降到最低。相關研究成果近日發表于《科學報告》。

瑞士聯邦材料測試與開發研究所研究人員設計的這種電池,主要由一個1平方厘米的電池單元組成,還包含3種印在長方形紙帶上的油墨。紙帶上分布著氯化鈉,紙帶較短端浸了蠟。含有石墨薄片的油墨印制在紙帶一面,作為電池組正極;含有鋅粉的油墨印制在紙帶的另一面,作為電池組負極。這種油墨將電池組正負極和兩根電線連接起來,電線位于有蠟的那端。

加上一點水,紙帶上的鹽會溶解,釋放出帶電離子。這些離子在紙帶上彌散激活電池組,讓電池組負極油墨中的鋅釋放電子。連在電子設備上的電線能接通電路,讓電子經過含石墨和炭黑的油墨、電線和設備,從負極轉移到正極(含石墨的油墨),并在那里被轉移到周圍的氧氣里。這些反應產生的電流可用于驅動設備。

為展示這種電池驅動低功率電子器件的能力,研究者把兩個電池單元結合成一個電池組,用它驅動一個有液晶顯示器的鬧鐘。對電池組的性能分析顯示,加入兩滴水,電池組會在20秒內激活。當不連接耗能設備的時候,電池組能達到穩定的1.2伏,一個標準AA堿性蓄電池的電壓是1.5伏。1小時后,電池組性能因為紙張干燥而迅速下降。但是再滴兩滴水,該電池組能再維持穩定的0.5伏工作電壓達1個小時以上。

研究者提出,紙張和鋅的生物可降解性,使這種電池能夠最大程度減少可丟棄、低功率電子器件帶來的環境影響。他們認為,通過在油墨中使用較少的鋅,這種電池的可持續性還可以進一步改進,這也會使電池產生的電流得到精確控制。

發布人:zhy

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關鍵詞:【一次性紙電池】
責任編輯:

標簽: 電子器件 環境影響

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