加點(diǎn)水，這種一次性紙電池就能激活

紙電池正在驅(qū)動(dòng)一個(gè)鬧鐘。圖片來(lái)源：Alexandre Poulin

在紙上加點(diǎn)水，這張紙就可以變成一次性電池。研究者認(rèn)為，該電池可以被用于驅(qū)動(dòng)各種低功率、一次性可丟棄的電子器件，例如追蹤物品的智能標(biāo)簽、環(huán)境傳感器和醫(yī)學(xué)診斷設(shè)備，同時(shí)在使用中將環(huán)境影響降到最低。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。

瑞士聯(lián)邦材料測(cè)試與開(kāi)發(fā)研究所研究人員設(shè)計(jì)的這種電池，主要由一個(gè)1平方厘米的電池單元組成，還包含3種印在長(zhǎng)方形紙帶上的油墨。紙帶上分布著氯化鈉，紙帶較短端浸了蠟。含有石墨薄片的油墨印制在紙帶一面，作為電池組正極;含有鋅粉的油墨印制在紙帶的另一面，作為電池組負(fù)極。這種油墨將電池組正負(fù)極和兩根電線連接起來(lái)，電線位于有蠟的那端。

加上一點(diǎn)水，紙帶上的鹽會(huì)溶解，釋放出帶電離子。這些離子在紙帶上彌散激活電池組，讓電池組負(fù)極油墨中的鋅釋放電子。連在電子設(shè)備上的電線能接通電路，讓電子經(jīng)過(guò)含石墨和炭黑的油墨、電線和設(shè)備，從負(fù)極轉(zhuǎn)移到正極(含石墨的油墨)，并在那里被轉(zhuǎn)移到周圍的氧氣里。這些反應(yīng)產(chǎn)生的電流可用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

為展示這種電池驅(qū)動(dòng)低功率電子器件的能力，研究者把兩個(gè)電池單元結(jié)合成一個(gè)電池組，用它驅(qū)動(dòng)一個(gè)有液晶顯示器的鬧鐘。對(duì)電池組的性能分析顯示，加入兩滴水，電池組會(huì)在20秒內(nèi)激活。當(dāng)不連接耗能設(shè)備的時(shí)候，電池組能達(dá)到穩(wěn)定的1.2伏，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)AA堿性蓄電池的電壓是1.5伏。1小時(shí)后，電池組性能因?yàn)榧垙埜稍锒杆傧陆?。但是再滴兩滴水，該電池組能再維持穩(wěn)定的0.5伏工作電壓達(dá)1個(gè)小時(shí)以上。

研究者提出，紙張和鋅的生物可降解性，使這種電池能夠最大程度減少可丟棄、低功率電子器件帶來(lái)的環(huán)境影響。他們認(rèn)為，通過(guò)在油墨中使用較少的鋅，這種電池的可持續(xù)性還可以進(jìn)一步改進(jìn)，這也會(huì)使電池產(chǎn)生的電流得到精確控制。