ASCOLTA I NOSTRI PODCAST SU SPOTIFY
Basta aggiungere acqua per attivare una batteria di carta usa e getta.
Una batteria di carta usa e getta attivata dall’acqua è stata presentata in uno studio sulla rivista Scientific Reports. Gli autori suggeriscono che potrebbe essere utilizzata per alimentare una vasta gamma di elettronica monouso a bassa potenza – come etichette intelligenti per il tracciamento di oggetti, sensori ambientali e dispositivi diagnostici medici – e ridurre al minimo il loro impatto ambientale.
La batteria, ideata da Gustav Nyström e colleghi dello Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa), Dübendorf,in Svizzera, è composta da almeno una cella di un centimetro quadrato e composta da tre inchiostri stampati su una striscia rettangolare di carta.
Il sale di cloruro di sodio è disperso in tutta la striscia di carta e una delle sue estremità più corte è stata immersa nella cera. Un inchiostro contenente scaglie di grafite, che funge da estremità positiva della batteria (catodo), viene stampato su uno dei lati piatti della carta mentre un inchiostro contenente polvere di zinco, che funge da estremità negativa della batteria (anodo), viene stampato sul retro della carta.
Inoltre, un inchiostro contenente scaglie di grafite e nerofumo è stampato su entrambi i lati della carta, sopra gli altri due inchiostri. Questo inchiostro collega le estremità positive e negative della batteria a due fili, che si trovano all’estremità immersa nella cera della carta.
Quando viene aggiunta una piccola quantità di acqua, i sali all’interno della carta si dissolvono e vengono rilasciati ioni carichi. Questi ioni attivano la batteria disperdendosi attraverso la carta, con conseguente zinco nell’inchiostro all’estremità negativa della batteria che rilascia elettroni.
Il collegamento dei fili a un dispositivo elettrico chiude il circuito in modo che gli elettroni possano essere trasferiti dall’estremità negativa – tramite l’inchiostro, i fili e il dispositivo contenenti grafite e nero di carbonio – all’estremità positiva (l’inchiostro contenente grafite) dove vengono trasferiti all’ossigeno nell’aria circostante. Queste reazioni generano una corrente elettrica che può essere utilizzata per alimentare il dispositivo.
Per dimostrare la capacità della loro batteria di eseguire l’elettronica a bassa potenza, gli autori hanno combinato due celle in una batteria e l’hanno utilizzata per alimentare una sveglia con un display a cristalli liquidi.
L’analisi delle prestazioni della batteria a una cella ha rivelato che dopo l’aggiunta di due gocce d’acqua, si è attivata entro 20 secondi e, quando non è collegata a un dispositivo che consuma energia, ha raggiunto una tensione stabile di 1,2 volt.
La tensione di una batteria alcalina AA standard è di 1,5 volt. Dopo un’ora, le prestazioni della batteria sono diminuite in modo significativo a causa dell’essiccazione della carta.
Tuttavia, dopo che sono state aggiunte altre due gocce d’acqua, ha mantenuto una tensione di funzionamento stabile di 0,5 volt per più di un’ora aggiuntiva.
Gli autori suggeriscono che la biodegradabilità della carta e dello zinco potrebbe consentire alla loro batteria di ridurre al minimo l’impatto ambientale dell’elettronica usa e getta a bassa potenza.
La sostenibilità della batteria può essere ulteriormente aumentata riducendo al minimo la quantità di zinco utilizzata all’interno dell’inchiostro, che consente anche di controllare con precisione la quantità di elettricità generata dalla batteria.
Foto: Alexandre Poulin.
