两滴水,一张纸,如何发电一小时?( 二 )


那么 , 这种纸电池是如何发电的呢?
据论文描述 , 只需加上一点水 , 纸上的盐就会溶解 , 从而释放出带电离子 , 这些离子在纸上弥散激活电池组 , 让电池组负极油墨中的锌释放电子 , 连在电子设备上的电线能接通电路 , 让电子能经过含石墨和炭黑的油墨、电线和设备 , 从负极转移到正极(含石墨的油墨) , 在那里被转移到周围空气中的氧里 , 电流正是在这些反应中产生的 。
两滴水,一张纸,如何发电一小时?
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图|纸电池的设计 。 (来源:该论文)
为展示这种电池驱动低功率电子器件的能力 , 研究团队把两个电池单元结合成一组电池组 , 来驱动一个有液晶显示器的闹钟 。
对单单元电池组的性能分析显示 , 加入两滴水 , 电池组会在20秒内激活 , 当不连接在耗能设备上的时候能达到稳定的1.2伏 , 而一个标准AA碱性蓄电池(5号电池)的电压是1.5伏 。
一小时后 , 单单元电池组的性能会因为纸张干燥而迅速下降 。 但是 , 如果再滴上两滴水 , 它就能再维持一个小时以上稳定的0.5伏工作电压 。
两滴水,一张纸,如何发电一小时?
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图|通过测量恒定电流(100μA)下的工作电压来表征一次性纸电池的放电能力 。 (来源:该论文)
研究团队表示 , 纸张和锌的生物可降解性使这种电池能够最大程度减少可丢弃、低功率电子器件带来的环境影响 。
仍需进一步研究
如上文所述 , 尽管这种纸电池可以为闹钟供电 , 但与其它类型电池相比 , 它的功率密度还是比较有限的 。
对此 , 研究团队认为 , 这种纸电池可以被用于低功率电子产品和物联网生态系统 , 通过最小化油墨中使用的锌的量 , 这种电池的可持续性还可以进一步改进 , 从而使电池产生的电流能得到精确控制 。
在未来的工作中 , 他们将研究如何使用绿色催化剂来提高氧还原反应速率 , 用有机负极材料作为锌的替代品 , 以及评估电池生命周期内对环境的影响 。
“我们的工作推进了一次性电子产品领域 , 并提出了一种平衡环境影响和性能的电池技术 。 ”研究团队如是说 。