Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали тонкие биоразлагаемые цинковые батареи. После использования батареи разлагаются в почве в течение нескольких недель.
Разработанные NTU Singapore цинковые батареи состоят из электродов (через которые электрический ток выходит из батареи или поступает в нее), нанесенных методом трафаретной печати на обе стороны листа целлюлозной бумаги, армированной гидрогелем. NTU Singapore поясняет, как они создали батареи, в своем электронном заявлении:
Чтобы разработать более тонкий, легкий прототип, не требующий упаковки, ученые NTU использовали «сэндвич-дизайн» для своих батарей — электроды подобны ломтикам хлеба, а целлюлозная бумага, на которую нанесены электроды, — начинке сэндвича.
Процесс изготовления начинается с армирования целлюлозной бумаги гидрогелем для заполнения естественных промежутков между волокнами целлюлозы. Это создает плотный сепаратор, который эффективно предотвращает смешивание электродов, сформулированных в виде «электродных чернил» и нанесенных методом трафаретной печати на обе стороны армированной гидрогелем целлюлозной бумаги.
Анодные чернила в основном состоят из цинка и технического углерода (проводящего типа углерода). Что касается катодных чернил, ученые разработали один тип с марганцем, а другой — с никелем в качестве концептуального доказательства, хотя исследовательская группа заявила, что, возможно, могут быть использованы и другие металлы.
После нанесения электродов батарею погружают в электролит. Затем на электроды наносится слой тонкой золотой фольги для увеличения проводимости батареи. Конечный продукт имеет толщину около 0,4 мм — примерно толщину двух человеческих волос.
В эксперименте, описанном в научном журнале Advanced Science, команда NTU продемонстрировала, как квадрат напечатанной бумажной батареи размером 4×4 см мог питать небольшой электрический вентилятор в течение как минимум 45 минут. Изгибание или скручивание батареи не прерывало подачу питания.
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных смет. Tesla теперь предлагает сопоставление цен, поэтому важно выбирать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои предложения. — *реклама.
В другом эксперименте с использованием батареи размером 4×4 см для питания светодиода ученые показали, что, несмотря на отрезание частей бумажной батареи, светодиод оставался включенным, что указывает на то, что резка не влияет на функциональность батареи.
Инновация NTU демонстрирует более дешевый и простой способ производства батарей — путем разработки одного большого куска батареи, который можно разрезать на желаемые формы и размеры без потери эффективности. Учитывая, что напечатанная бумажная батарея нетоксична, она также может помочь решить проблему электронных отходов, отметил коллектив исследователей.
Ассистент профессор Ли Сок Ву, один из ведущих авторов исследования, сказал:
Мы считаем, что разработанная нами бумажная батарея потенциально может помочь в решении проблемы электронных отходов, учитывая, что наша напечатанная бумажная батарея нетоксична и не требует алюминиевых или пластиковых корпусов для инкапсуляции компонентов батареи. Отказ от упаковочных слоев также позволяет нашей батарее хранить больше энергии, а следовательно, и мощности, в меньшей системе.
В дальнейшем команда NTU надеется продемонстрировать полную интеграцию напечатанной бумажной батареи с другой печатной электроникой, электронными «кожами» и системами хранения энергии, развернутыми в окружающей среде.
Читать далее: Вот что США должны сделать, чтобы удовлетворить растущий спрос на батареи
Фото: NTU Singapore