廢棄電子產品堆積如山，促使研究人員探索創造性的方法來減少這種電子垃圾。現在，一個團隊已經制作出一種用水啟用的一次性電池，該電池由紙張和其他可持續材料製成。
構成我們裝置的電線、螢幕和電池——更不用說包裹它們的塑膠、金屬和其他材料——正在用有害碎片填滿垃圾填埋場。一些電子垃圾相對較大：例如舊的翻蓋手機和空調。其他電子垃圾則更隱蔽，例如電子一次性醫療診斷試劑盒、環境感測器和包含一次性電池和其他裝置的智慧標籤。
加州大學歐文分校公共衛生科學家 Dele Ogunseitan 說：“這些小型電池才是大問題，他是一位綠色技術研究員，也是主要科技公司的顧問，但並未參與電池的開發。“沒有人真正關注它們的最終去向。”
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
瑞士聯邦材料科學與技術實驗室 (Empa) 的纖維素與木材材料實驗室的研究人員正在努力解決這個問題。他們發表在Scientific Reports 上的新論文描述了一種由環保材料開發的水啟用紙電池，該電池最終可能成為低功耗裝置中更常見且更有害電池的可持續替代品。
紙電池與標準電池具有相同的關鍵元件，但封裝方式不同。與典型的化學電池一樣，它有一個帶正電的一側，稱為正極，一個帶負電的一側，稱為負極，以及兩者之間的導電材料，稱為電解質。傳統電池的元件封裝在塑膠和金屬中；在新電池中，正極和負極是印刷在紙張正面和背面的墨水。該紙張注入了鹽，當紙張被水潤溼時，鹽會溶解。由此產生的鹽水溶液充當電解質。
可持續材料是研究人員的先決條件，他們只考慮無毒且豐富的成分來製造他們的裝置。“我們相當確信我們最終會得到一些可以工作的東西，但開發這些材料和墨水系統絕非易事，”纖維素與木材材料實驗室負責人兼該研究的資深作者 Gustav Nyström 說。在嘗試了數百種電池元件配方後，研究人員最終確定使用石墨墨水製作正極，鋅墨水製作負極，以及注入鹽的紙張來製作電解質。
當紙張乾燥時，電池具有貨架穩定性。但是，只需新增幾滴水，嵌入的鹽就會溶解，使電子能夠流動。一旦紙張被潤溼，電池會在 20 秒內啟用。此時，如果電池未連線到電子裝置，則其電壓穩定在 1.2 伏。（相比之下，AA 電池的電壓約為 1.5 伏。）隨著紙張變幹，新電池的工作效能會下降。當科學家在測試期間重新潤溼紙張時，電池恢復了功能，並持續了一個小時，然後再次開始變幹。
儘管研究人員證明他們的電池可以為鬧鐘供電，但一次性紙電池不太可能取代商店貨架上的標準 AA 電池。相反，Nyström 設想未來這些電池將嵌入診斷測試和環境感測器中，最好與其他可持續元件（如螢幕和包裝）一起使用。
那個未來可能不會太遙遠。很難預測大規模製造此類物品的時間表，但 Nyström 表示他正在與潛在的行業合作伙伴聯絡，並相信這些電池可能會在未來兩到五年內進入產品。“我認為，您在此裝置上看到的效能已經足以滿足許多這些應用，”他說。這主要是一個擴大生產規模並將電池整合到診斷測試和環境感測器等系統中的問題。
“這項工作真正始於可持續材料的開發，”Nyström 解釋道。從那裡，他說，“我認為我們能夠創造出一些非常有用的東西。”