Los investigadores creen que su invento podría reducir el impacto ambiental negativo de los dispositivos electrónicos desechables de bajo consumo.
La batería se activa con agua y podría aplicarse a una amplia gama de dispositivos electrónicos de un solo uso.
Un estudio de prueba de concepto publicado en la revista Informes científicos describe una batería de papel desechable activada por agua. Según los científicos, podría usarse para alimentar una amplia variedad de dispositivos electrónicos desechables de un solo uso y bajo consumo, como etiquetas inteligentes para el seguimiento de artículos, sensores ambientales y dispositivos de diagnóstico médico, minimizando así su impacto en el medio ambiente.
La batería fue desarrollada por Gustav Nyström y sus colegas, y consta de al menos una celda de un centímetro cuadrado y compuesta por tres tintas que se imprimían en una hoja de papel rectangular. La tira de papel está recubierta con sal de cloruro de sodio y uno de sus extremos más cortos se ha sumergido en cera.
Uno de los lados planos del papel está impreso con tinta que contiene escamas de grafito, que sirve como extremo positivo de la batería (cátodo). El otro lado está impreso con tinta que contiene polvo de zinc, que sirve como extremo negativo de la batería (ánodo).
Además, además de las otras dos tintas, se imprime en ambos lados del papel una tinta que contiene escamas de grafito y negro de carbón. Esta tinta conecta los extremos positivo y negativo de la batería a dos cables colocados al final del papel encerado.
Las sales de papel se disuelven cuando se agrega una pequeña cantidad de agua, liberando iones cargados. Estos iones se propagan a través del papel para activar la batería, lo que hace que el zinc de la tinta en el extremo negativo de la batería libere electrones.
Conectar los cables a un dispositivo eléctrico cierra el circuito para que los electrones puedan transferirse desde el extremo negativo (a través de la tinta, los cables y el dispositivo que contiene grafito y negro de carbón) al extremo positivo (tinta que contiene grafito) donde se transfieren al oxígeno en el aire ambiente. Estas reacciones generan una corriente eléctrica que se puede utilizar para alimentar el dispositivo.
Para demostrar la capacidad de su batería para hacer funcionar dispositivos electrónicos de bajo consumo, los autores combinaron dos celdas en una sola batería y la usaron para alimentar un despertador con una pantalla LCD. El análisis del rendimiento de una batería de una sola celda reveló que después de agregar dos gotas de agua, la batería se activaba en 20 segundos y, cuando no estaba conectada a un dispositivo que consumiera agua, energía, alcanzaba un voltaje estable de 1,2 voltios.
El voltaje de una pila alcalina AA estándar es de 1,5 voltios. Después de una hora, el rendimiento de la batería de una sola celda disminuyó significativamente debido al secado del papel. Sin embargo, después de agregar dos gotas más de agua, mantuvo un voltaje operativo estable de 0,5 voltios durante más de una hora adicional.
Los autores proponen que la biodegradabilidad del papel y el zinc podría permitir que su batería minimice el impacto ambiental de los dispositivos electrónicos desechables de bajo consumo. Sugieren que la durabilidad de la batería se puede aumentar aún más al minimizar la cantidad de zinc utilizada en la tinta, lo que también permite controlar con precisión la cantidad de electricidad generada por la batería.
Referencia: “Baterías de papel desechables activadas por agua” por Alexandre Poulin, Xavier Aeby y Gustav Nyström, 28 de julio de 2022, Informes científicos.
DOI: 10.1038/s41598-022-15900-5
