スイスの科学者グループが、ウェアラブル電子機器およびセンサー用の、環境に優しく完全に生分解性の低電力バッテリーを開発しました。バッテリーの表面に水を数滴垂らすと、バッテリーが作動し始めます。このような要素のペアのプロトタイプは、1 時間以上電子時計に電力を供給しました。このような要素は、スマート エレクトロニクスの流れの増大によって引き起こされる環境へのダメージを最小限に抑えることが期待されています。
電池のプロトタイプは、普通の食卓塩でコーティングされた普通の紙のストリップです (Nature の記事を参照)。グラファイトフレークの層が紙の片面に追加されています - これは特別に作られた塗料を使用して行われます.このように、電池はカソードを受け取る。グラファイトと亜鉛の混合物の層の形をしたアノードが、紙の裏側に適用されます。バッテリー内で酸化還元反応を開始して電流を発生させるには、通常の水を数滴垂らすだけで十分です。
水は塩を溶かし、電池の紙層にイオン伝導性を生み出します。実際、これはバッテリーに電解液を注ぐことと同じです。亜鉛の酸化反応は陽極で始まり、電子を放出します。バッテリーの接点に負荷が接続されている場合、電子はワイヤーに沿ってカソードに移動し、そこで空気中から酸素を取り込むことで還元反応が始まります。これにより、酸化還元反応のサイクルが開始され、反応をサポートするために陽極に亜鉛が残っている限り、または水が乾くまで電流が生成されます。
スイス連邦材料科学研究所 (EMPA) の研究者は、提案された方法で 2 つの要素を製造し、それらを直列に接続して電圧を増加させることにより、概念実証を実施しました。 2滴の水から、要素は電子目覚まし時計を約1時間供給しました。単素子は、水をかけた後20秒で活性化し、無負荷で1時間1.2Vの安定した電圧を示しました。バッテリーが乾くと、科学者はさらに数滴を追加し、バッテリーの寿命をさらに 1 時間以上延ばしましたが、再起動後の開回路電圧はわずか 0.5 V でした。
開発者は、このようなバッテリーは高湿度の条件下で自動的に作動するか、水を加えた後に通常使用するバッテリー設計を作成できると考えています。エンジニアは、バッテリーの乾燥を事前に防ぐ方法を確実に見つけ出すことができます。亜鉛がアノードに残っている限り機能します。したがって、そのようなバッテリーの寿命を計算し、指定された制限時間内に電力を維持するためにそれらを厳密に印刷することは簡単です。これは、実装が似ている空気金属バッテリーなどの代替技術では不可能です。
2022-07-30 13:24:23
著者: Vitalii Babkin