Papirnata baterija za jednokratnu upotrebu koja se aktivira vodom predstavljena je u studiji o provjeri ovog inovativnog koncepta u časopisu Scientific Reports. Autori, istraživači švicarskog Saveznog instituta za znanost i tehnologiju materijala (Empa) sugeriraju da bi se ova baterija mogla koristiti za napajanje širokog spektra jednokratne elektronike male snage, poput pametnih naljepnica, ekoloških senzora i medicinskih dijagnostičkih uređaja, te usput minimizirati njihov utjecaj na okoliš.

Tri tinte na papiru

Baterija se sastoji od najmanje jedne ćelije veličine kvadratnog centimetra i tri tinte otisnute na pravokutnu traku papira. Sol natrijevog klorida raspršena je po traci papira, a jedan od njezinih kraćih krajeva umočen je u vosak. Tinta s grafitnim listićima, koja djeluje kao pozitivni kraj baterije (katoda), ispisuje se na jednu od ravnih strana papira, a tinta s cinkom u prahu, koja djeluje kao negativni kraj baterije (anoda), na poleđini papira. 

Uz to, tinta koja sadrži grafitne ljuskice i čađu tiska se na obje strane papira, na vrhu druge dvije tinte. Ova tinta povezuje pozitivni i negativni kraj baterije s dvije žice koje se nalaze na kraju papira umočenom u vosak.

Dvije kapi vode

Dodavanjem male količine vode otapaju se soli unutar papira i oslobađaju nabijeni ioni. Ti ioni aktiviraju bateriju raspršivanjem kroz papir, a cink u tinti na negativnom kraju baterije oslobađa elektrone. Žica pričvršćena na uređaj zatvara strujni krug tako da se elektroni mogu prenijeti s negativnog kraja – preko tinte koja sadrži grafit i čađu, žica i uređaja – na pozitivni kraj s tintom koja sadrži grafit, gdje se prenose na kisik u okolnom zraku. Ove reakcije stvaraju električnu struju koja se može koristiti za napajanje uređaja.

Analiza performansi jednoćelijske baterije otkrila je da se nakon dodavanja dvije kapi vode baterija aktivira unutar 20 sekundi i, kad nije spojena na uređaj koji troši energiju, postiže stabilan napon od 1,2 volta. Napon standardne AA alkalne baterije je 1,5 volta.

Utjecaj na okoliš

Nakon jednog sata, performanse jednoćelijske baterije značajno su se smanjile zbog sušenja papira. Međutim, nakon što su dodane još dvije kapi vode, stabilan radni napon od 0,5 volti održavao se više od jednog dodatnog sata.

Autori predlažu da bi biorazgradivost papira i cinka mogla omogućiti njihovoj bateriji da minimizira utjecaj jednokratne elektronike male snage na okoliš. Predlažu i da se održivost baterije dodatno poveća smanjivanjem količine cinka koji se koristi unutar tinte, što također omogućuje preciznu kontrolu količine električne energije koju proizvodi baterija.