科技日報記者 張夢然
《科學報告》雜志發表的一項的原理驗證研究介紹了一種水活化一次性紙電池。它可用于為各種低功耗、一次性使用的電子産品（例如用于跟蹤物體的智能标簽、環境傳感器和醫療診斷設備）供電，并将其對環境的影響降至最低。
模版印刷的兩芯紙電池，其設計上拼寫了作者研究機構 (Empa) 的名稱。電池運行液晶顯示鬧鐘。圖源：亞曆山大·波林。
該電池由至少一個尺寸為1平方厘米的電池組成，并由打印在矩形紙條上的3種墨水組成。氯化鈉鹽分散在整個紙條中，其較短的一端浸入蠟中。一種含有石墨片的墨水，作為電池的正極（陰極），印刷在紙的一個平面上；而含有鋅粉的墨水，作為電池的負極（陽極），印在紙的反面。此外，在紙的兩面，在其他兩種墨水之上再印上含有石墨片和炭黑的墨水。這種墨水将電池的正極和負極連接到位于紙的浸蠟端的兩根電線。
當加入少量水時，紙中的鹽會溶解并釋放出帶電離子。這些離子通過分散在紙張中來激活電池，導緻電池負極墨水中的鋅釋放電子。将電線連接到電氣設備上會關閉電路，以便電子可從負端（通過含石墨和炭黑的墨水、電線和設備）轉移到正端（含石墨的墨水），以及正端周圍空氣中的氧氣。這些反應産生可用于為設備供電的電流。
為了證明他們的電池能夠運行低功耗電子設備，研究人員将兩個電池組合成一個電池，并用它為帶有液晶顯示器的鬧鐘供電。對單節電池的性能分析表明，加入兩滴水後，電池在20秒内激活，在不連接耗能設備時，達到1.2伏的穩定電壓。标準AA堿性電池的電壓為1.5伏。一小時後，由于紙張幹燥，單節電池的性能顯著下降。然而，在再加入兩滴水後，它又保持了0.5伏的穩定工作電壓超過一小時。
研究人員提出，紙和鋅的生物降解性可使該電池最大限度地減少一次性低功率電子産品對環境的影響。他們建議，通過最大限度地減少墨水中鋅的使用量，可進一步提高電池的可持續性。
編輯：劉義陽
審核：嶽靓
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