紙電池正在驅(qū)動一個鬧鐘。圖片來源：Alexandre Poulin

在紙上加點水，這張紙就可以變成一次性電池。研究者認為，該電池可以被用于驅(qū)動各種低功率、一次性可丟棄的電子器件，例如追蹤物品的智能標簽、環(huán)境傳感器和醫(yī)學診斷設(shè)備，同時在使用中將環(huán)境影響降到最低。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《科學報告》。

瑞士聯(lián)邦材料測試與開發(fā)研究所研究人員設(shè)計的這種電池，主要由一個1平方厘米的電池單元組成，還包含3種印在長方形紙帶上的油墨。紙帶上分布著氯化鈉，紙帶較短端浸了蠟。含有石墨薄片的油墨印制在紙帶一面，作為電池組正極;含有鋅粉的油墨印制在紙帶的另一面，作為電池組負極。這種油墨將電池組正負極和兩根電線連接起來，電線位于有蠟的那端。

加上一點水，紙帶上的鹽會溶解，釋放出帶電離子。這些離子在紙帶上彌散激活電池組，讓電池組負極油墨中的鋅釋放電子。連在電子設(shè)備上的電線能接通電路，讓電子經(jīng)過含石墨和炭黑的油墨、電線和設(shè)備，從負極轉(zhuǎn)移到正極(含石墨的油墨)，并在那里被轉(zhuǎn)移到周圍的氧氣里。這些反應(yīng)產(chǎn)生的電流可用于驅(qū)動設(shè)備。

為展示這種電池驅(qū)動低功率電子器件的能力，研究者把兩個電池單元結(jié)合成一個電池組，用它驅(qū)動一個有液晶顯示器的鬧鐘。對電池組的性能分析顯示，加入兩滴水，電池組會在20秒內(nèi)激活。當不連接耗能設(shè)備的時候，電池組能達到穩(wěn)定的1.2伏，一個標準AA堿性蓄電池的電壓是1.5伏。1小時后，電池組性能因為紙張干燥而迅速下降。但是再滴兩滴水，該電池組能再維持穩(wěn)定的0.5伏工作電壓達1個小時以上。

研究者提出，紙張和鋅的生物可降解性，使這種電池能夠最大程度減少可丟棄、低功率電子器件帶來的環(huán)境影響。他們認為，通過在油墨中使用較少的鋅，這種電池的可持續(xù)性還可以進一步改進，這也會使電池產(chǎn)生的電流得到精確控制。