اختراع بطارية ورقية تعمل بالماء!

طور الباحثون بطارية ورقية تستخدم مرة واحدة يتم تنشيطها بالماء. تعد البطارية بإحداث تأثير كبير في الأجهزة الإلكترونية التي تستخدم مرة واحدة ، وهي الأدوات المؤقتة المستخدمة في القطاعين الطبي والصناعي ، حيث تبدأ نفاياتها الإلكترونية في التراكم بسرعة.

البطارية مصنوعة من مواد مستدامة وبأسعار معقولة ، وهي قابلة للتحلل البيولوجي ويمكن إنتاجها بأشكال وأحجام مختلفة حسب الحاجة.

تتكون البطارية الورقية من خليتين ، ويمكنهما تشغيل الإلكترونيات منخفضة الطاقة مثل المنبه LCD المصور ، وعلى الرغم من أنه لا يكفي لشحن جهاز كمبيوتر محمول ، إلا أنها تتمتع بالقدرة على تشغيل أجهزة استشعار منخفضة الطاقة والتتبع.

كتب الباحثون: “نقدم بطارية ورقية ، تم تطويرها لتشغيل الأجهزة الإلكترونية ذات الاستخدام الواحد ، لتقليل تأثيرها على البيئة” ، والتي تتكون أساسًا من الماء.

البطارية ، المصنوعة من الورق المعبأ بملح كلوريد الصوديوم ، يبلغ قياسها أقل من سنتيمتر مربع وتعتمد على الحبر المطبوع على الورق ، مع حبر واحد يحتوي على رقائق الجرافيت مثل الكاثود (نقطة موجبة) ، بينما يحتوي الآخر على مسحوق الزنك ويقدم كالقطب الموجب (الطرف الموجب). دقيقة).

يتكون الحبر الثالث من رقائق الجرافيت والسخام ويتم طباعته على كلا الجانبين ، وربط الأطراف الموجبة والسالبة بسلكين مغمسين بالشمع متصلان بأحد طرفي الورقة.

مطلوب كمية قليلة من الماء لا تزيد عن قطرتين لتنشيط البطارية مما يؤدي إلى انحلال الأملاح في الورق وتحرير الأيونات المشحونة التي تنشط البطارية أثناء النقل. يتم إغلاق الدائرة عند توصيل الأسلاك بالجهاز الكهربائي ، مما يعني أنه يمكن نقل الإلكترونات من الطرف السالب إلى الطرف الموجب.

عند جهد ثابت يبلغ 1.2 فولت ، تكون البطارية الورقية قريبة من مستوى البطارية القلوية AA 1.5 فولت ، وتبدأ البطارية في إنتاج التيار بعد حوالي 20 ثانية من إضافة الماء ، وفقًا لتجارب الفريق.

وكتب الباحثون: “على الرغم من كثافته المحدودة للطاقة مقارنة بالتقنيات القياسية ، إلا أنه مناسب لمجموعة واسعة من الإلكترونيات الموفرة للطاقة والنظام البيئي لإنترنت الأشياء”.

بينما ينخفض ​​الأداء بمرور الوقت مع جفاف الورق ، يمكن تنشيطه بإضافة المزيد من الماء بحيث تستمر البطارية في إنتاج 0.5 فولت بعد ساعتين من تنشيطها لأول مرة. البطارية ليست معقدة للغاية في عملية إنتاج الطاقة ، ويحاول الباحثون تحسين كفاءتها في المستقبل وجعلها تدوم لفترة أطول.

وكتب الباحثون: “مع تزايد الوعي بمشكلة النفايات الإلكترونية وظهور الإلكترونيات ذات الاستخدام الواحد ، في تطبيقات مثل الاستشعار البيئي والتحكم في الأغذية ، تزداد الحاجة إلى بطاريات منخفضة البيئة”.

وأشاروا إلى أن هذا التحول من الأساليب التقليدية الموجهة نحو الأداء يخلق فرصًا جديدة للمواد والتصاميم غير التقليدية ، والتي يمكن أن توفر توازنًا بين الأداء والتأثير البيئي.

اقرأ أيضًا:

العلماء يصنعون بطارية تعمل بالبكتيريا على ورقة واحدة!

العلماء يطورون بطارية سكر عالية الكثافة للطاقة

ترجمة: تسنيم هوتيلي

تحرير: حسام التهامي