Cette pile en papier est aussi puissante qu’une pile AA et est activée par l’eau
Une batterie en papier jetable activée par l’eau, récemment mise au point, promet d’avoir un impact important sur l’électronique à usage unique, ces gadgets temporaires utilisés dans les domaines médical et industriel où les déchets électroniques peuvent rapidement s’accumuler.
La batterie dont les chercheurs ont fait la démonstration est biodégradable, fabriquée à partir de matériaux durables et peu coûteuse à assembler. De plus, elle peut être produite dans une variété de formes et de tailles selon les besoins.
Pour donner une idée de sa puissance, une batterie à deux cellules fabriquée à l’aide de cette technologie a suffi à alimenter un réveil LCD. Si cette technologie n’est pas prête de recharger votre ordinateur portable, elle offre un grand potentiel pour les capteurs et les trackers de faible puissance.
“Nous présentons une batterie en papier imprimé développée pour alimenter des appareils électroniques jetables à usage unique et minimiser leur impact environnemental”, écrivent les chercheurs dans leur article publié.
“La batterie est basée sur une cellule électrochimique métal-air qui utilise le zinc comme métal biodégradable dans l’anode, le graphite dans la cathode, le papier comme séparateur entre les électrodes et un électrolyte à base d’eau.”
La pile, fabriquée à partir de papier diffusant du sel de chlorure de sodium, peut mesurer aussi peu qu’un centimètre carré et repose sur des encres imprimées : une encre contient des flocons de graphite et fait office de cathode (extrémité positive), tandis qu’une autre, de l’autre côté du papier, contient de la poudre de zinc et fait office d’anode (extrémité négative).
Une troisième encre, composée de flocons de graphite et de noir de carbone, est imprimée sur les deux faces, par-dessus les deux autres encres, et relie les extrémités positive et négative à deux fils. Ces derniers sont fixés à une extrémité du papier, trempés dans la cire.
Il suffit ensuite d’une petite quantité d’eau, deux gouttes seulement. Cela dissout les sels contenus dans le papier, libérant ainsi des ions chargés qui activent la pile 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 de l’extrémité négative à l’extrémité positive.
Avec une tension stable de 1,2 volt, la pile en papier est proche du niveau d’une pile alcaline AA standard de 1,5 volt. La pile 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 reste pertinente pour une large gamme d’appareils électroniques à faible puissance et l’écosystème de l’Internet des objets”, écrivent les chercheurs.
Bien que les performances diminuent au fil du temps à mesure que le papier s’assèche, elles peuvent être complétées dans une certaine mesure avec plus d’eau. Avec un supplément d’eau, la batterie peut encore produire 0,5 volt deux heures après sa première activation.
Il s’agit pour l’instant d’une étude de démonstration de principe, mais la batterie décrite dans l’article n’est pas très 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 chiffres de mérite traditionnels axés sur la performance crée de nouvelles opportunités pour les matériaux et les conceptions non conventionnels qui peuvent fournir un équilibre entre la performance et l’impact environnemental.”
Les recherches ont été publiées dans la revue Scientific Reports.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
