Batteria metallo-aria: ecco quella in carta a basso costo
Per oltre due millenni, la carta è stata un elemento fondamentale della civiltà umana. Ma oggi l’uso della carta non si limita alla scrittura. Sta anche giocando un ruolo fondamentale nella realizzazione di un futuro più verde.
I dispositivi leggeri e sottili basati sulla carta contribuiscono a ridurre la dipendenza da materiali metallici o plastici. Allo stesso tempo sono più facili da smaltire. Dai dispositivi diagnostici a base di carta che consentono di rilevare rapidamente ed economicamente le malattie infettive alle batterie e ai dispositivi energetici che offrono un’alternativa ecologica per la produzione di energia, gli scienziati stanno trovando modi innovativi per utilizzare questo materiale versatile.
Ora, un team di ricercatori dell’Università Tohoku ha presentato una batteria magnesio-aria (Mg-aria) ad alte prestazioni, basata sulla carta e attivata dall’acqua.
“Abbiamo tratto ispirazione per questo dispositivo dal meccanismo di respirazione delle piante”, sottolinea Hiroshi Yabu, autore corrispondente dello studio. “La fotosintesi è analoga al processo di carica e scarica delle batterie. Proprio come le piante sfruttano l’energia solare per sintetizzare lo zucchero dall’acqua del terreno e dall’anidride carbonica dell’aria, la nostra batteria utilizza il magnesio come substrato per generare energia da ossigeno e acqua.”
Per fabbricare la batteria, Yabu e i suoi colleghi hanno incollato un foglio di magnesio sulla carta e hanno aggiunto il catalizzatore del catodo e lo strato di diffusione del gas direttamente sull’altro lato della carta. La batteria di carta ha raggiunto una tensione a circuito aperto di 1,8 volt, una densità di corrente di 1,0 volt di 100 mA/cm² e una potenza massima di 103 milliwatt/cm².
“Non solo la batteria ha dimostrato risultati sorprendenti in termini di prestazioni, ma funziona senza l’impiego di materiali tossici. Utilizza catodi di carbonio e un elettrocatalizzatore a pigmenti che hanno superato valutazioni rigorose”, aggiunge Yabu.
I ricercatori hanno messo alla prova la batteria in un sensore per pulsossimetro e in un sensore gps. Illustrando così la sua versatilità per i dispositivi indossabili.
I dettagli della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista RSC Applied Interfaces il 18 marzo 2024. Rare-Metal-Free High-Performance Water-Activated Paper Battery: A Disposable Energy Source for Wearable Sensing Devices. DOI: 10.1039/d4lf00039k
Fonte articolo: Research News – Drawing Inspiration from Plants: A Metal-Air Paper Battery for Wearable Devices | Tohoku University Global Site
