스위스 과학자 그룹이 웨어러블 전자 제품 및 센서를 위한 환경 친화적이고 완전히 생분해 가능한 저전력 배터리를 개발했습니다. 배터리는 표면에 몇 방울의 물을 바르면 작동을 시작합니다. 그러한 요소 한 쌍의 프로토타입은 한 시간 이상 전자 시계에 동력을 공급했습니다. 이러한 요소들은 스마트 전자기기의 증가하는 흐름으로 인한 환경 피해를 최소화할 것으로 기대됩니다.
배터리의 원형은 일반 식염으로 코팅된 일반 종이 스트립입니다(Nature 기사 참조). 흑연 플레이크 층이 종이의 한 면에 추가되었습니다. 이것은 특수 제작된 페인트를 사용하여 수행됩니다. 따라서 배터리는 음극을 받습니다. 흑연과 아연의 혼합물 층 형태의 양극이 종이의 뒷면에 적용됩니다. 전류 생성으로 이어질 배터리의 산화 환원 반응을 시작하려면 몇 방울의 일반 물을 넣으면 충분합니다.
물은 소금을 녹이고 배터리의 종이층에 이온 전도성을 생성합니다. 실제로 이것은 배터리에 전해질을 붓는 것과 같습니다. 아연 산화 반응은 전자를 방출하는 양극에서 시작됩니다. 부하가 배터리 접점에 연결되면 전자는 전선을 따라 음극으로 이동하며 환원 반응은 공기에서 산소를 포획하여 시작됩니다. 이것은 산화 환원 반응의 사이클을 시작하여 반응을 지원하기 위해 양극에 아연이 남아 있는 한 또는 물이 마를 때까지 전류를 생성합니다.
스위스 연방 재료 과학 및 기술 연구소(EMPA)의 연구원들은 제안된 방식으로 두 개의 요소를 제작하고 전압을 높이기 위해 직렬로 연결하여 개념 증명을 수행했습니다. 두 방울의 물에서 요소는 전자 알람 시계를 약 1시간 동안 공급했습니다. 단일 소자는 물을 가한 후 20초 후에 활성화되었고 무부하 시간 동안 1.2V의 안정적인 전압을 보였다. 배터리가 마르면 과학자들은 몇 방울을 더 추가하고 배터리 수명을 1시간 이상 연장했지만 재활성화 후 개방 회로 전압은 0.5V에 불과했습니다.
개발자는 이러한 배터리가 습도가 높은 조건에서 자동으로 활성화되거나 물을 추가한 후 정상적인 사용을 위한 배터리 디자인을 만들 수 있다고 믿습니다. 엔지니어는 미리 배터리가 마르지 않도록 하는 방법을 확실히 알아낼 수 있을 것입니다. 아연이 양극에 남아 있는 한 작동합니다. 따라서 이러한 배터리의 수명을 쉽게 계산하고 지정된 시간 제한 내에서 전력을 유지하기 위해 엄격하게 인쇄하는 것이 쉽습니다. 이는 구현이 유사한 공기-금속 배터리와 같은 대체 기술로는 불가능합니다.
2022-07-30 13:24:23
작가: Vitalii Babkin