Et team ved det sveitsiske forskningsinstituttet Empa har utviklet et engangsbatteri laget av papir som aktiveres med noen dråper vann. Batteriet er ifølge selskapet et mer miljøvennlig alternativ for bruk i en rekke elektroniske engangsapparater som kun krever små mengder strøm, for eksempel sporingsetiketter, miljøsensorer og diagnostiske enheter for farmasøytisk industri.
Empa sier i en pressemelding at batteriet består av minimum én celle på én kvadratcentimeter og består av tre forskjellige typer «blekk» som er trykket på et rektangulært papir. Salt fordeles i hele papiret, og en av de korte endene dyppes i voks.
Den ene siden av papiret er trykket med grafittflak, som danner den positive enden av batteriet (katoden). På den andre siden av papiret trykker man med sinkpulver, som danner den negative enden av batteriet (anoden). På begge sidene, oppå de to lagene som allerede er trykket, er det et annet lag med grafittflak og carbon black, som kobler de positive og negative endene av batteriet til to ledninger, som plasserer i hver ende av papiret som er dyppet i voks.
Saltet løses opp
Når man tilsetter bare en liten mengde vann, løses saltet opp i papiret, og det frigjøres ioner som gjør elektrolytten ledende. Når ionene sprer seg gjennom papiret, aktiverer de batteriet, noe som får sinken i anoden til å oksidere. Dette frigjør elektronene fra anoden, som via grafitt- og carbon black-ledningen og apparatet overføres til grafittkatoden, hvor de overføres til – og derfor reduserer – oksygen i luften. Reduksjonen og oksidasjonen skaper en elektrisk strøm som kan brukes til en ekstern elektrisk enhet.
Ved å kombinere to celler til et batteri, ble det nok strøm til en vekkerklokke med LCD-skjerm.
Et encellet batteri kunne aktiveres på 20 sekunder med to dråper vann. Når det ikke var koblet til et elektrisk apparat, kom det opp i en stabil spenning på 1,2 volt. Et vanlig AA-batteri er på 1,5 volt.
Etter en time mistet batteriet mye av strømmen fordi papiret tørket ut, men når de tilsatte ytterligere to dråper vann, holdt batteriet en stabil spenning på 0,5 volt i en time til.
Miljøvennlig alternativ til dagens batterier
Papir og sink er biologisk nedbrytbare, og dette gjør ifølge forskerne at batteriet kan redusere miljøbelastningen fra elektriske engangsapparater som bare bruker svært lite strøm.
– Det spesielle med batteriet vårt er at i motsetning til mange metall-luft-batterier, hvor man bruker metallfolie som gradvis brukes opp etter hvert som batteriet brukes, kan man med vårt design nøye seg med å bruke akkurat den mengden sink som er nødvendig, sier forsker Gustav Nyström.
Metallfolie er vanskeligere å kontrollere og brukes ikke alltid helt opp, noe som fører til avfall. Levetiden til det nye batteriet kan økes ved å tilsette mer sink i blekket, sier Nyström.
En svakhet ved at batteriet aktiveres med vann, er at det tar tid før batteriet tørker ut.
– Men jeg er sikker på at den kan utformes annerledes slik at man unngår det problemet, sier han.
Hensikten med det nye vannaktiverte batteriet var å kunne produsere batterier som var fulladet og først avga strøm etter ekstern stimulering – her altså bare noen dråper vann.
Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren.
Lader uladbare batterier – bygger megafabrikk
