Um grupo de cientistas suíços desenvolveu uma bateria de baixo consumo ecologicamente correta e totalmente biodegradável para eletrônicos e sensores vestíveis. A bateria começa a funcionar depois de aplicar algumas gotas de água em sua superfície. Um protótipo de um par desses elementos acionou um relógio eletrônico por mais de uma hora. Espera-se que tais elementos minimizem os danos ambientais causados pelo crescente fluxo de eletrônicos inteligentes.
O protótipo da bateria é uma tira de papel comum revestida com sal de cozinha comum (veja o artigo na Nature). Uma camada de flocos de grafite foi adicionada a um lado do papel - isso é feito usando uma tinta especialmente feita. Assim, a bateria recebe um cátodo. Um ânodo na forma de uma camada de uma mistura de grafite e zinco é aplicado no verso do papel. Para iniciar as reações redox na bateria, que levarão à geração de corrente elétrica, basta colocar algumas gotas de água comum nela.
A água dissolve o sal e cria condutividade iônica na camada de papel da bateria. Na verdade, isso é equivalente a despejar eletrólito em uma bateria. A reação de oxidação do zinco começa no ânodo, que libera elétrons. Se uma carga for conectada aos contatos da bateria, os elétrons percorrerão os fios até o cátodo, onde começará uma reação de redução com a captura de oxigênio do ar. Isso inicia um ciclo de reações redox, gerando corrente enquanto houver zinco no ânodo para suportar as reações, ou até que a água seque.
Pesquisadores do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA) realizaram uma prova de conceito fabricando dois elementos da maneira proposta e conectando-os em série para aumentar a tensão. A partir de duas gotas de água, o elemento alimentou o despertador eletrônico por cerca de uma hora. Um único elemento foi ativado 20 segundos após a aplicação de água e apresentou uma tensão estável de 1,2 V por uma hora sem carga. Quando a bateria secou, os cientistas adicionaram mais algumas gotas e prolongaram a vida útil da bateria por mais uma hora ou mais, embora após a reativação, a tensão de circuito aberto fosse de apenas 0,5 V.
Os desenvolvedores acreditam que essas baterias podem ser ativadas automaticamente em condições de alta umidade, ou será possível criar um design de bateria para uso normal após a adição de água. Os engenheiros certamente serão capazes de descobrir como evitar que a bateria seque antes do tempo. Funciona enquanto o zinco permanecer no ânodo. Assim, é fácil calcular a vida útil dessas baterias e imprimi-las estritamente para manter a energia dentro dos limites de tempo especificados, o que não é possível com tecnologias alternativas, por exemplo, baterias ar-metal semelhantes em implementação.
2022-07-30 13:24:23
Autor: Vitalii Babkin