Un gruppo di scienziati svizzeri ha sviluppato una batteria a basso consumo ecologica e completamente biodegradabile per l'elettronica indossabile e i sensori. La batteria inizia a funzionare dopo aver applicato un paio di gocce d'acqua sulla sua superficie. Un prototipo di una coppia di tali elementi ha alimentato un orologio elettronico per più di un'ora. Si prevede che tali elementi minimizzeranno il danno ambientale causato dal crescente flusso di elettronica intelligente.
Il prototipo della batteria è una striscia di carta normale ricoperta di normale sale da cucina (vedi l'articolo su Nature). Uno strato di scaglie di grafite è stato aggiunto su un lato della carta, utilizzando una vernice appositamente realizzata. Pertanto, la batteria riceve un catodo. Sul retro della carta viene applicato un anodo sotto forma di uno strato di una miscela di grafite e zinco. Per avviare le reazioni redox nella batteria, che porteranno alla generazione di corrente elettrica, è sufficiente versarci sopra un paio di gocce di acqua normale.
L'acqua dissolve il sale e crea conduttività ionica nello strato di carta della batteria. In effetti, questo equivale a versare l'elettrolito in una batteria. La reazione di ossidazione dello zinco inizia nell'anodo, che rilascia elettroni. Se un carico è collegato ai contatti della batteria, gli elettroni scorreranno lungo i fili fino al catodo, dove inizierà una reazione di riduzione con la cattura dell'ossigeno dall'aria. Questo avvia un ciclo di reazioni redox, generando corrente fintanto che è rimasto dello zinco nell'anodo per supportare le reazioni, o fino a quando l'acqua non si asciuga.
I ricercatori del Laboratorio federale svizzero per la scienza e la tecnologia dei materiali (EMPA) hanno condotto un proof-of-concept fabbricando due elementi nel modo proposto e collegandoli in serie per aumentare la tensione. Da due gocce d'acqua, l'elemento ha alimentato la sveglia elettronica per circa un'ora. Un singolo elemento si è attivato 20 secondi dopo l'applicazione dell'acqua e ha mostrato una tensione stabile di 1,2 V per un'ora senza carico. Quando la batteria si è asciugata, gli scienziati hanno aggiunto un altro paio di gocce e hanno prolungato la durata della batteria per un'altra ora o più, sebbene dopo la riattivazione la tensione a circuito aperto fosse di soli 0,5 V.
Gli sviluppatori ritengono che tali batterie possano essere attivate automaticamente in condizioni di elevata umidità, oppure sarà possibile creare un design della batteria per l'uso normale dopo l'aggiunta di acqua. Gli ingegneri saranno sicuramente in grado di capire come evitare che la batteria si asciughi in anticipo. Funziona finché lo zinco rimane nell'anodo. Pertanto, è facile calcolare la durata di tali batterie e stamparle rigorosamente per mantenere l'alimentazione entro i limiti di tempo specificati, il che non è possibile con tecnologie alternative, ad esempio batterie air-metal simili nell'implementazione.
2022-07-30 13:24:23
Autore: Vitalii Babkin