Een onderzoeksteam is erin geslaagd om een papieren wegwerpbatterij te ontwikkelen die wordt ingeschakeld met een druppel water. Een milieuvriendelijk alternatief voor eenmalige toepassingen zoals medische sneltests of slimme labels.
Een onderzoeksteam van Empa, de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschap en technologie, heeft een papieren wegwerpbatterij ontwikkeld. Die kan de milieu-impact van elektronica met een laag vermogen en voor eenmalig gebruik verminderen. Denk bijvoorbeeld aan toepassingen zoals medische sneltests maar ook slimme labels of verpakkingen.
Drie soorten inkt
Papier is het biologisch afbreekbare substraat van de wegwerpbatterij. Zink fungeert als biologisch afbreekbare metaalanode, grafiet als niet-toxische kathodemateriaal. De batterij bestaat uit minstens één cel van één vierkante centimeter en is opgebouwd met drie inkten op een rechthoekige strook papier. Op de ene kant van het papier fungeert een inkt met grafietvlokken als het positieve uiteinde van de batterij terwijl op de andere kant een inkt met zinkpoeder dienstdoet als het negatieve uiteinde.
Een derde soort inkt wordt aan beide zijden van het papier gedrukt, over de twee andere heen, en zorgt voor de geleiding. Hij verbindt ook de uiteinden van de batterij met twee draden. De batterij is inactief totdat er enkele druppels water op het papiersubstraat belanden en door het papier geabsorbeerd worden.
Drogend papier
Uit de analyse van de prestaties van de eencellige batterij bleek dat na het toevoegen van twee druppels water de batterij binnen 20 seconden geactiveerd werd met een stabiele spanning van 1,2 volt. Ter vergelijking: de spanning van een standaard AA-alkalinebatterij is 1,5 volt. Na een uur daalden de prestaties door het drogen van het papier. Door twee extra druppels water toe te voegen bleef de batterij langer dan een uur een stabiele bedrijfsspanning leveren van 0,5 volt.
Wekker
Als proof of concept fabriceerden de onderzoekers een tweecellige batterij die vervolgens gebruikt werd om een wekker met een lcd (liquid crystal display) van stroom te voorzien. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports. Volgens de onderzoekers kan de biologische afbreekbaarheid van het papier en de zink van hun batterij de de milieu-impact van wegwerpbare elektronica met een laag vermogen herleiden tot een minimum.
