Araştırmacılar, buluşlarının tek kullanımlık, düşük güçlü elektroniklerin olumsuz çevresel etkisini azaltabileceğine inanıyorlar.
Pil su ile etkinleştirilir ve çok çeşitli tek kullanımlık elektronik cihazlara uygulanabilir.
Scientific Reports dergisinde yayınlanan bir kavram kanıtı çalışması, suyla etkinleşen tek kullanımlık bir kağıt pilin ana hatlarını çiziyor. Bilim adamlarına göre, izleme öğeleri için akıllı etiketler, çevresel sensörler ve tıbbi teşhis cihazları gibi çok çeşitli düşük güçlü, tek kullanımlık tek kullanımlık elektroniklere güç sağlamak ve böylece çevresel etkilerini en aza indirmek için kullanılabilir.
Pil, Gustav Nyström ve meslektaşları tarafından geliştirildi ve bir santimetre kare olan ve dikdörtgen bir kağıda basılmış üç mürekkepten oluşan en az bir hücreden oluşuyor. Kağıt şerit sodyum klorür tuzu ile kaplanmıştır ve kısa uçlarından biri muma batırılmıştır.
Kağıdın düz kenarlarından biri, pilin (katot) pozitif ucu olarak işlev gören grafit pulları içeren mürekkeple basılmıştır. Diğer taraf, pilin negatif ucu (anot) görevi gören çinko tozu içeren mürekkeple basılmıştır.
Ayrıca, diğer iki mürekkebin üzerine, kağıdın her iki yüzüne grafit pulları ve karbon siyahı içeren bir mürekkep basılmıştır. Bu mürekkep, pilin pozitif ve negatif uçlarını, kağıdın mum batırılmış ucunda bulunan iki tele bağlar.
Az miktarda su eklendiğinde kağıttaki tuzlar çözünür ve yüklü iyonları serbest bırakır. Bu iyonlar, pili etkinleştirmek için kağıda yayılır, bu da pilin negatif ucundaki mürekkepteki çinkonun elektronları serbest bırakmasına neden olur.
Telleri bir elektrikli cihaza bağlamak devreyi kapatır, böylece elektronlar negatif uçtan - grafit ve karbon siyahı içeren mürekkep, teller ve cihaz aracılığıyla - pozitif uca (grafit içeren mürekkep) bulundukları yere aktarılabilir. çevredeki havadaki oksijene aktarılır. Bu reaksiyonlar, cihaza güç sağlamak için kullanılabilecek bir elektrik akımı üretir.
Pillerinin düşük güçlü elektronikleri çalıştırma yeteneğini göstermek için, yazarlar iki hücreyi tek bir pilde birleştirdi ve likit kristal ekranlı bir çalar saati çalıştırmak için kullandı. Tek hücreli bir pilin performansının analizi, iki damla su eklendikten sonra pilin 20 saniye içinde etkinleştirildiğini ve enerji tüketen bir cihaza bağlı olmadığında 1,2 voltluk sabit bir voltaja ulaştığını ortaya çıkardı.
Standart bir AA alkalin pilin voltajı 1,5 volttur. Bir saat sonra, kağıt kuruması nedeniyle tek hücreli pilin performansı önemli ölçüde azaldı. Bununla birlikte, iki damla daha su eklendikten sonra, bir saatten fazla bir süre boyunca 0,5 voltluk sabit bir çalışma voltajını korudu.
Yazarlar, kağıt ve çinkonun biyolojik olarak parçalanabilirliğinin, pillerinin tek kullanımlık, düşük güçlü elektroniklerin çevresel etkisini en aza indirmesini sağlayabileceğini öne sürüyorlar. Mürekkep içinde kullanılan çinko miktarını en aza indirerek pilin sürdürülebilirliğinin daha da artırılabileceğini ve bunun da pilin ürettiği elektrik miktarının hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağladığını öne sürüyorlar.