Baterías de papel desechables económicas

En pocas palabras, las baterías de papel están hechas de papel de celulosa y nanotubos de carbono. A través de un proceso llamado carbonización, que convierte el papel en carbono puro, los investigadores convirtieron las fibras del papel en electrodos. Dichos sistemas se pueden convertir en baterías recargables que alimentan teléfonos celulares, dispositivos médicos y otros dispositivos nanoelectrónicos. Tales baterías pueden minimizar en gran medida el impacto ambiental causado por las baterías convencionales. La batería se activa con agua y podría usarse para una amplia gama de dispositivos electrónicos desechables.

¿Cómo funciona?

Desarrollada por Gustav Nyström y sus colegas, esta batería consta de al menos una celda que mide un centímetro cuadrado y consta de tres tintas impresas en una hoja de papel rectangular. La tira de papel se cubre 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 hojuelas de grafito, que sirve como el extremo positivo de la batería (cátodo). El otro lado está impreso con tinta que contiene polvo de zinc, que sirve como terminal negativo de la batería (ánodo). 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 en el extremo del papel sumergido en cera. Las sales en el papel se disuelven cuando se agrega una pequeña cantidad de agua, liberando iones cargados. Estos iones se esparcen por el papel para activar la batería, lo que hace que el zinc de la tinta libere electrones en el extremo negativo de la batería. Conectar los cables a un dispositivo eléctrico completa el circuito, lo que permite que los electrones se transfieran desde el extremo negativo, a través del grafito y, la tinta negra de carbón, los cables y el dispositivo, al extremo positivo (la tinta de grafito) donde se transfieren. al oxígeno del aire circundante. Estas reacciones crean una corriente eléctrica que se puede utilizar para alimentar el dispositivo.

Para demostrar la capacidad de su batería para alimentar dispositivos electrónicos de bajo consumo, los autores combinaron dos celdas en una batería y la usaron para alimentar un reloj despertador con pantalla de cristal líquido. El análisis del rendimiento de una batería de una sola celda mostró 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 energía, alcanzaba un voltaje estable de 1,2 voltios. El voltaje estándar de las pilas alcalinas AA es de 1,5 voltios. Después de una hora, el rendimiento de la batería de una sola celda se redujo 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 otra hora.

Ventajas

1. Las baterías de papel son delgadas, fuertes y flexibles.
2. Luz.
3. Se pueden cortar, enrollar y moldear en cualquier forma.
4. Las pilas de papel no son tóxicas y son respetuosas con el medio ambiente. Por lo tanto, pueden alimentar un marcapasos.
5. Las baterías de papel garantizan un rendimiento constante.
6. Están disponibles en muchas formas.

Desventajas

1. Tienen baja resistencia al corte. Como resultado, se rasgan fácilmente.
2. Los procesos utilizados en la fabricación de nanotubos de carbono (por ejemplo, descarga de arco, CVD, ablación, electrólisis) son costosos y menos eficientes. Son dañinos para los humanos cuando se inhalan.

aplicaciones

1. Podría usarse para alimentar una variedad de dispositivos electrónicos desechables con bajo consumo de energía.
2. Etiquetas inteligentes para rastrear artículos 3) Sensores ambientales.
3. Equipo de diagnóstico médico.
4. Yeso médico.
5. tarjeta de melodía
6. etiqueta RFID.

Diploma

La biodegradabilidad del papel y el zinc podría permitir que su batería minimice el impacto ambiental. Por lo tanto, estas baterías electrónicas de baja potencia pueden aumentar la eficiencia de la electrónica de potencia y reducir en gran medida el costo de las baterías.

Vinayak Ramachandra Adkoli es BE en Producción Industrial y ha sido profesor en tres colegios técnicos diferentes durante 10 años. También soy escritor y dibujante independiente.