Kas yra popierinė baterija?

Remiantis Hamiltono instituto paskelbtu straipsniu, visame pasaulyje sąvartynuose yra daugiau nei 15 milijardų baterijų. Apskaičiuota, kad apie 89 procentai yra įprastos buitinės arba šarminės baterijos. Tai kelia įvairių problemų aplinkai. Akumuliatoriaus rūgštis yra labai toksiška, sunkieji metalai gali patekti į vandentiekį, o sudeginti komponentai gali užteršti orą.

Popierinės baterijos išradimas buvo įvertintas kaip veiksminga „žalioji“ arba aplinkai nekenksminga technologija. Akumuliatorius, pagamintas iš iki 90 procentų celiuliozės, nėra storesnis už įprastą spausdintuvo popieriaus lapą, apie 025 mm (00098 colio) storio. Dėl savo sudėties popierinė baterija yra visiškai netoksiška ir visiškai biologiškai skaidoma.

Popierinė baterija, kurią 2007 m. sukūrė Rensselaer politechnikos instituto Trojoje (Niujorkas) studentų grupė, yra popieriaus, įlieto anglies nanovamzdeliais, kurie leidžia popieriui laiduoti elektrą, rezultatas. Anglies nanovamzdelis yra maža cilindro formos viela, pagaminta iš anglies – natūralios medžiagos, kuri yra daugumos gyvybės planetoje pagrindas. Anglies nanovamzdelių įvedimas į popierinę bateriją suteikia jai unikalią savybę. Skirtingai nuo daugumos naudojamų baterijų, popierinę bateriją galima susukti, suglamžyti, formuoti arba susukti į įvairias formas ir neprarasti vientisumo. Nanovamzdelių lankstumas leidžia atlikti šiuos veiksmus, o baterija bus tokia pat efektyvi, kad ir kokia forma ji būtų susukta.

Popierius taip pat užpilamas elektrolitais skystos druskos pavidalu, o tai pagerina akumuliatoriaus laidumo savybes. Dėl labai laidžios būsenos popierinės baterijos gali veikti ir kaip įprasta ličio jonų baterija, ir kaip superkondensatorius. Tai reiškia, kad baterija gali kaupti ir reguliuoti didesnį elektros energijos kiekį.

Akumuliatoriaus kūrimo procese nėra vandens. Dėl šios priežasties akumuliatoriaus funkcinės temperatūros diapazonas yra nuo -100 iki 300 laipsnių Farenheito (nuo -73 iki 149 laipsnių Celsijaus). Platus temperatūrų diapazonas suteikia daugybę naudojimo galimybių, įskaitant didelio karščio ir užšalimo aplinką, kurioje įprastos baterijos gali lūžti, sprogti ar įtrūkti. Be to, atsižvelgiant į unikalią akumuliatoriaus konstrukciją, medicinos bendruomenė žiūri į bateriją, skirtą naudoti širdies stimuliatoriuose.

Popierinė baterija gaminama kaip visiškai integruotas įrenginys, skirtingai nei dauguma šarminių baterijų, kuriose yra keli komponentai. Sukūrimo metu nanovamzdeliai įterpiami į popierių, o elektrolitai įsiurbiami į celiuliozę. Tai reiškia, kad visi komponentai yra sujungti vienas su kitu molekuliniu lygmeniu, todėl popierinės baterijos yra patvaresnės.