Crean una batería de papel desechable
Se activa solo con una gota de agua del grifo y podría aplicarse a una gran cantidad de dispositivos electrónicos de un solo uso.
¿Te imaginas lo interesante que sería una batería de papel desechable activada por agua para todos aquellos dispositivos temporales que se usan en los campos médicos e industriales una única vez y donde los desechos electrónicos se acumulan peligrosamente?
“Con la creciente conciencia sobre el problema de los desechos electrónicos y la aparición de productos electrónicos de un solo uso para aplicaciones como la detección ambiental y el control de alimentos, existe una necesidad creciente de baterías de bajo impacto ambiental. Este cambio de la figura de méritos tradicional orientada al rendimiento crea nuevas oportunidades para materiales y diseños no convencionales que pueden proporcionar un equilibrio entre el rendimiento y el impacto ambiental”, escribieron los autores del nuevo estudio en la revista Scientific Reports.
Esta prueba de concepto tiene la solución
Los investigadores de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (EMPA) dirigidos por Gustav Nyström desarrollaron la batería comenzado, literalmente, con una hoja de papel: la batería consta de al menos una celda de un centímetro cuadrado y está formada por tres tintas que se han impreso en una hoja de papel rectangular. La tinta contiene escamas de grafito en un lado para que actuara como cátodo. En el reverso, imprimieron con una tinta que contiene polvo de zinc, que actúa como ánodo. En resumen, su celda electroquímica (EC) está compuesta por una membrana de papel intercalada entre un cátodo a base de zinc y un cátodo de aire a base de grafito. La tira de papel se cubre con sal de cloruro de sodio (sal) para crear un electrolito, pero hasta que no se le añade una gota de agua, no funciona. Tan pronto como el papel se humedece, los electrones comienzan a fluir gracias a esta reacción química y es capaz de alimentar pequeños dispositivos.
Las baterías están inactivas mientras están secas, pero producen corriente cuando se les agrega agua. Pero, ¿podrían cargar un móvil?
La respuesta rápida es: no. Durante un experimento, una batería hecha de dos celdas de papel alimentó una pantalla LCD que funcionaba como reloj despertador. La batería se encendió solo 20 segundos después de añadir dos gotas de agua. La pantalla mostró el tiempo durante aproximadamente una hora hasta que el papel se secó y se cortó la corriente. Después de agregar otras dos gotas de agua, el dispositivo funcionó durante otra hora.
Según los investigadores, añadir más zinc al papel aumentará la duración de la batería, pero este es el tipo de duración de la batería del que estamos hablando con esta tecnología. Temporal, de usos inmediatos.
“Para facilitar la fabricación aditiva, desarrollamos electrodos y tintas colectoras de corriente que se pueden imprimir con plantilla en papel para crear baterías activadas por agua de forma y tamaño arbitrarios. Una vez activada, una sola celda proporciona un potencial de circuito abierto de 1,2 V y una densidad de potencia máxima de 150 µW/cm2 a 0,5 mA”, exponen los científicos. El voltaje de una pila alcalina AA estándar es de 1,5 voltios, para comparar.
Además, se trata de un invento ecológico, ya que el papel y el zinc son biodegradables y también serían reciclables con los procesos adecuados. Los autores proponen que la biodegradabilidad del papel y el zinc podría permitir que su batería minimice el impacto ambiental de la electrónica desechable de bajo consumo.
Anteriormente, el equipo ya había desarrollado un supercondensador degradable basado en papel que podía cargarse y descargarse miles de veces sin perder eficiencia. Los supercondensadores se pueden cargar y descargar mucho más rápido. También pueden soportar muchos más ciclos de carga y descarga. «Entonces, los dos dispositivos son en realidad complementarios», dice Nyström. La idea detrás de la nueva batería activada por agua era poder fabricar dispositivos que estuvieran totalmente cargados y que solo liberaran esta energía tras la activación de un estímulo, en este caso simplemente con una gota de agua.
Referencia: Alexandre Poulin, Xavier Aeby, Gustav Nyström. Water activated disposable paper battery. Scientific Reports, 2022; 12 (1) DOI: 10.1038/s41598-022-15900-5
