دانشمندان با اختراع یک باتری کاغذی یکبار مصرف تحول عظیمی ایجاد کردند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۹ اکتبر ۲۰۲۲
لینک منبع A New, Disposable Paper Battery Has Been Developed

یک مطالعه اثبات مفهوم منتشر شده در مجله گزارش‌ها علمی، یک باتری کاغذ یک‌بار مصرف فعال شده با آب را مشخص می‌کند. با توجه به نظر دانشمندان، می‌توان از آن برای قدرت دادن به طیف گسترده‌ای از وسایل الکترونیکی یک‌بار مصرف، مانند برچسب‌های هوشمند برای وسایل ردیابی، سنسورهای محیطی و دستگاه‌های تشخیصی پزشکی استفاده کرد و در نتیجه اثرات زیست‌محیطی آن‌ها را به حداقل رساند.

باتری توسط گوستاو نیستروم و همکارانش توسعه داده شد و شامل حداقل یک سلول به توان یک سانتیمتر مربع و متشکل از سه جوهر است که بر روی یک تکه کاغذ مستطیلی چاپ شده‌اند. نوار کاغذ با نمک کلرید سدیم پوشانده شده‌است و یکی از انتهای کوتاه‌تر آن در موم غوطه‌ور شده‌است.

یکی از وجوه صاف کاغذ با جوهر حاوی ورقه‌های گرافیت چاپ می‌شود که به عنوان انتهای مثبت باتری (کاتد) عمل می‌کند. طرف دیگر با جوهر حاوی پودر روی چاپ می‌شود که به عنوان انتهای منفی باتری (آند) عمل می‌کند.

علاوه بر این، در بالای دو جوهر دیگر، جوهر حاوی ورقه‌های گرافیت و کربن سیاه در هر دو طرف کاغذ چاپ می‌شود. این جوهر دو سر مثبت و منفی باتری را به دو سیم متصل می‌کند که در انتهای فرو رفته در موم کاغذ قرار گرفته‌اند.

نمک‌های موجود در کاغذ زمانی حل می‌شوند که مقدار کمی آب اضافه شود و یون‌های باردار آزاد شوند. این یون‌ها در سراسر کاغذ پخش می‌شوند تا باتری را فعال کنند، که باعث می‌شود روی در جوهر در انتهای منفی باتری، الکترون‌ها را آزاد کند.

اتصال سیم‌ها به یک دستگاه الکتریکی مدار را می‌بندد به طوری که الکترون‌ها می‌توانند از انتهای منفی-از طریق گرافیت و جوهر، سیم و دستگاه حاوی کربن سیاه-به انتهای مثبت (جوهر حاوی گرافیت) که در آن به اکسیژن در هوای اطراف منتقل می‌شوند، منتقل شوند. این واکنش‌ها یک جریان الکتریکی تولید می‌کنند که می توان از آن برای تغذیه دستگاه استفاده کرد.

نویسندگان برای نشان دادن توانایی باتری خود در راه‌اندازی وسایل الکترونیکی کم مصرف، دو سلول را در یک باتری ترکیب کردند و از آن برای روشن کردن یک ساعت زنگ‌دار با نمایشگر کریستال مایع استفاده کردند. تحلیل عملکرد یک باتری یک سلولی نشان داد که بعد از اضافه شدن دو قطره آب، باتری در عرض ۲۰ ثانیه فعال می‌شود و وقتی به یک دستگاه مصرف انرژی متصل نمی‌شود، به ولتاژ ثابت ۱.۲ ولت می‌رسد.

ولتاژ یک باتری استاندارد AA قلیایی ۱.۵ ولت است. بعد از یک ساعت، عملکرد باتری تک سلولی به دلیل خشک شدن کاغذ به طور قابل‌توجهی کاهش یافت. با این حال، پس از اینکه دو قطره آب دیگر اضافه شد، ولتاژ کاری ثابت ۰.۵ ولت را برای بیش از یک ساعت اضافی حفظ کرد.

نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که زیست تخریب‌پذیری کاغذ و روی می‌تواند باتری آن‌ها را قادر سازد تا اثرات زیست‌محیطی وسایل الکترونیکی یکبار مصرف و کم مصرف را به حداقل برساند. آن‌ها پیشنهاد می‌کنند که پایداری باتری را می‌توان با به حداقل رساندن مقدار روی به کار رفته در جوهر افزایش داد، که همچنین اجازه می‌دهد مقدار الکتریسیته تولید شده توسط باتری به طور دقیق کنترل شود.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.