Тонкие бумажные батареи не оставляют отходов

Учёные из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали тонкие, как бумага и полностью биоразлагаемые цинковые батареи, которые в один прекрасный день могут стать экологически безопасным вариантом источника питания гибких и носимых электронных систем.

В эксперименте, описанном на страницах журнала Advanced Science, команда NTU продемонстрировала, что квадратная батарея размером 4x4 см и толщиной всего 0,4 мм может обеспечить работу небольшого электрического вентилятора на протяжении 45 минут. Сгибание, скручивание аккумулятора или даже отрезание его фрагментов не приводило к перебоям в подаче энергии.

Фань Хунцзинь (Fan Hongjin), профессор школы физико-математических наук NTU и соавтор статьи сказал: «В ходе нашего исследования мы показали более простой и дешёвый способ производства батарей, с получением одного большого куска батареи, который разрезается до желаемых форм и размеров без потери эффективности. Эти особенности делают наши бумажные батареи идеальными для интеграции в гибкую электронику».

Изготовление батареи начинается с укрепления целлюлозной бумаги гидрогелем, который заполняет пустоты между волокнами целлюлозы. Этим образуется плотный разделитель, предотвращающий смешивание электродных чернил, наносимых печатным способом на разные стороны целлюлозной бумаги.

Анодные чернила в основном состоят из цинка и чёрного (электропроводящего) углерода. Для катода были разработаны два типа чернил – с марганцем и с никелем, но исследовательская группа полагает, что для этого можно использовать и другие металлы.

После того, как электроды напечатаны, аккумулятор погружается в электролит. Затем на электроды наносится тонкий слой золота для увеличения проводимости батареи.

Поскольку гидрогель и целлюлоза в природе  расщепляются грибами, бактериями и другими микроорганизмами, отработавший своё аккумулятор можно просто закопать в почву, где он благополучно разрушится за несколько недель. Анодный цинк перейдёт в нетоксичную гидроксидную форму, никель и марганец также станут гидроксидами или оксидами, приняв естественный вид, в котором они присутствуют в минералах.

В дальнейшем команда NTU рассчитывает добиться полной интеграции своей бумажной батареи с другой печатной электроникой, а также с системами хранения энергии, развёрнутыми в окружающей среде.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365