神奇法寶|瑞士發明可降解紙電池 一滴水即可啟動發電 電壓接近AA電芯

Feature

130

乾電池是個難題,回收電池需要人力物力,隨便丟棄,內含的毒性又會污染環境。但如果電池用完會自行化解消失,相信會解決很多處理電子垃圾方面的麻煩。瑞士材料科學與技術研究所(Empa)纖維素和木材材料實驗室的研究人員Alexandre Poulin和Xavier Aeby,以及蘇黎世聯邦理工學院(ETH)健康科學與技術系的Gustav Nyström博士早前宣布,成功開發一種以水啟動的紙電池,不含毒性,亦能自然分解,適合低功耗的即棄電子產品,如計數機、鬧鐘、醫療儀器、環境感應器和用於追蹤的物聯網智能包裝標籤使用。

研究團隊7月底於《自然》(Nature)發表論文「Water activated disposable paper battery」詳細介紹紙電池設計,其原型的外觀是一片約1平方厘米的長方形紙條,兩端塗有蠟質,各連着一條電線。紙條正反兩面塗上含石墨片和鋅粉的墨水,分別作為正極及負極。紙是可生物降解的素材,本身基底經過浸漬而滿布食鹽,兩面覆上混合石墨和炭成分的墨水充當電路用途,將電池組的正、負極和兩端的電線連接起來。

參與研究的工程師表示,這種電池一直保持失活狀態,當加入小量水時,約20秒後紙中的鹽分會溶解並釋放帶電離子,離子在紙上彌漫激活電池組,讓電池組負極中的鋅釋放電子,連接電子設備上的電線接通電路,讓電子經過含石墨混炭的電路、電線和設備,從負極轉移至正極,即是石墨,在該處被轉移到周圍環境空氣中的氧氣,引發氧化還原反應,產生電流,為外部設備供電。

雖然仍處於概念驗證階段,研究團隊把紙電池接上電子鐘,紙電池所提供的1.2伏特穩定電壓,略低於一個標準AA鹼性電池(即5號電)的1.5伏特,成功令電子鐘的液晶數字屏幕運行一小時。紙片乾燥後只要再滴上水,電池又繼續以0.5伏特電壓再運行兩小時。

研究團隊指出,紙張和鋅的生物可降解性大大減少棄置低功率電子產品帶來的環境影響。Nyström表示,紙電池另一個應用領域可能是在擴展中的軟體機械人領域,可生物降解的新能源式為設計具有瞬態性能的機械人帶來可能性,又指出紙電池的壽命則取決於鋅的含量和紙片變乾的時間。

雖然紙電池供電能力仍然有限,團隊相信這項技術未來將能更廣泛地應用,指通過進一步的工程設計,紙張的乾燥不會成為這種電池的限制因素,會研究使用綠色催化劑來提高氧還原反應速率,並以有機負極材料作鋅的替代品。團隊期望能於未來二至五年內成功將紙電池商品化。

Source:綜合報導
Text by FORTUNE INSIGHT

Fortune Insight 聯乘 《華爾街日報》推出全新訂閱計劃「FI Prime Plus」,只需WSJ官網原價三分一價錢,即可同時暢讀《華爾街日報》全網內容和Fortune Insight大部份收費內容
按此訂閱:https://prime.fortuneinsight.com/web/wsj

Subscribe FORTUNE INSIGHT Telegram: 
http://bit.ly/2M63TRO

Subscribe FORTUNE INSIGHT YouTube channel:
http://bit.ly/2FgJTen

Fortune Insight Prime x《華爾街日報》全新訂閱計劃

FOLLOW US