Une nouvelle batterie en papier jetable activée par l’eau promet d’avoir un impact important sur les appareils électroniques à usage unique – ces gadgets temporaires utilisés dans les domaines médicaux et industriels où les déchets électroniques peuvent rapidement commencer à s’accumuler.
La batterie qui a été démontrée par les chercheurs est biodégradable, fabriquée à partir de matériaux durables et peu coûteuse à assembler. De plus, il peut être produit dans une variété de formes et de tailles selon les besoins.
Pour donner une idée de la puissance, une batterie à deux cellules fabriquée à l’aide de la technologie suffisait pour alimenter un réveil LCD. Bien qu’il ne rechargera pas votre ordinateur portable de si tôt, il existe un grand potentiel pour les capteurs et les trackers à faible puissance.
“Nous présentons une batterie de papier imprimé développée pour alimenter les appareils électroniques jetables à usage unique et pour minimiser leur impact sur l’environnement”, écrivent les chercheurs dans leur article publié.
“La batterie est basée sur une cellule électrochimique métal-air qui utilise du zinc comme métal biodégradable dans l’anode, du graphite dans la cathode, du papier comme séparateur entre les électrodes et un électrolyte à base d’eau.”
La batterie, fabriquée à partir de papier à diffusion de sel de chlorure de sodium, peut mesurer aussi peu qu’un centimètre carré (0,15 pouce carré) et est basée sur des encres imprimées : une encre contient des flocons de graphite et agit comme la cathode (extrémité positive), tandis qu’une autre de l’autre côté du papier contient de la poudre de zinc et agit comme l’anode (extrémité négative).
Une troisième encre, composée de flocons de graphite et de noir de carbone, est imprimée des deux côtés, au-dessus des deux autres encres, reliant les extrémités positive et négative à deux fils. Ceux-ci sont attachés à une extrémité du papier, trempé dans de la cire.
Il suffit alors d’une petite quantité d’eau, aussi peu que deux gouttes. Cela dissout les sels dans le papier, libérant des ions chargés qui activent ensuite la batterie lors de leur déplacement. Le circuit est fermé en attachant les fils à l’appareil électrique, ce qui signifie que les électrons peuvent être transférés des extrémités négatives aux extrémités positives.
Avec une tension stable de 1,2 volt, la pile papier est proche du niveau d’une pile alcaline AA standard à 1,5 volt. La batterie commence à produire de l’énergie environ 20 secondes après l’ajout d’eau, selon les expériences menées par l’équipe.
“Cette démonstration montre que malgré sa densité de puissance limitée par rapport aux technologies standard, notre batterie est toujours pertinente pour une large gamme d’électronique basse consommation et l’écosystème de l’Internet des objets”, écrivent les chercheurs.
Bien que les performances diminuent avec le temps à mesure que le papier sèche, il peut être complété dans une certaine mesure avec plus d’eau. Avec de l’eau supplémentaire, la batterie peut encore produire 0,5 volt deux heures après sa première activation.
Il s’agit pour le moment d’une étude de preuve de principe, mais la batterie décrite dans l’article n’est pas trop compliquée à produire. Les chercheurs disent vouloir améliorer l’efficacité de la batterie à l’avenir et la faire fonctionner plus longtemps.
“Avec une prise de conscience croissante du problème des déchets électroniques et l’émergence de l’électronique à usage unique pour des applications telles que la détection environnementale et la surveillance des aliments, il existe un besoin croissant de batteries à faible impact environnemental”, écrivent les chercheurs.
“Ce changement par rapport aux valeurs de mérite traditionnelles axées sur la performance crée de nouvelles opportunités pour les matériaux et les conceptions non conventionnels qui peuvent fournir un équilibre entre performance et impact environnemental.”
La recherche a été publiée dans Scientific Reports.
