Um grupo de cientistas suíços desenvolveu uma bateria de baixo consumo ecologicamente correta e totalmente biodegradável para eletrônicos e sensores vestíveis. A bateria começa a funcionar depois de aplicar algumas gotas de água em sua superfície. Um protótipo de um par desses elementos acionou um relógio eletrônico por mais de uma hora. Espera-se que tais elementos minimizem os danos ambientais causados pelo crescente fluxo de eletrônicos inteligentes.
Duas baterias de papel conectadas em série. Fonte da imagem: EMPA
O protótipo da bateria é uma tira de papel comum revestida com sal comum de mesa (ver artigo na Nature). Uma camada de flocos de grafite foi adicionada a um lado do papel – isso é feito usando uma tinta especialmente feita. Assim, a bateria recebe um cátodo. Um ânodo na forma de uma camada de uma mistura de grafite e zinco é aplicado no verso do papel. Para iniciar as reações redox na bateria, que levarão à geração de corrente elétrica, basta colocar algumas gotas de água comum nela.
A água dissolve o sal e cria condutividade iônica na camada de papel da bateria. Na verdade, isso é equivalente a despejar eletrólito em uma bateria. A reação de oxidação do zinco começa no ânodo, que libera elétrons. Se uma carga for conectada aos contatos da bateria, os elétrons percorrerão os fios até o cátodo, onde começará uma reação de redução com a captura de oxigênio do ar. Isso inicia um ciclo de reações redox, gerando corrente enquanto houver zinco no ânodo para suportar as reações, ou até que a água seque.
Pesquisadores do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA) realizaram uma prova de conceito fabricando dois elementos da maneira proposta e conectando-os em série para aumentar a tensão. A partir de duas gotas de água, o elemento alimentou o despertador eletrônico por cerca de uma hora. Uma única célula foi ativada 20 segundos após a aplicação de água e apresentou uma tensão estável de 1,2 V por uma hora sem carga. Quando a bateria secou, os cientistas adicionaram mais algumas gotas e prolongaram a vida útil da bateria por mais uma hora ou mais, embora após a reativação, a tensão de circuito aberto fosse de apenas 0,5 V.
Fonte da imagem: Natureza
Os desenvolvedores acreditam que essas baterias podem ser ativadas automaticamente em condições de alta umidade, ou será possível criar um design de bateria para uso normal após a adição de água. Os engenheiros certamente serão capazes de descobrir como evitar que a bateria seque antes do tempo. Funciona enquanto o zinco permanecer no ânodo. Assim, é fácil calcular a vida útil dessas baterias e imprimi-las estritamente para manter a energia dentro dos limites de tempo especificados, o que não é possível com tecnologias alternativas, por exemplo, baterias ar-metal semelhantes em implementação.