Исследователи из Университета Тохоку в Японии разработали инновационную экологически безопасную одноразовую батарею, активируемую обычной водой.

Эта воздушно-магниевая батарея не уступает по своим характеристикам широко используемым литиевым аналогам, но при этом обладает рядом преимуществ.

В основе работы батареи лежит взаимодействие металлического магния с водой и кислородом воздуха. Для активации батареи требуется всего лишь залить ее водой, после чего начинается химическая реакция, высвобождающая электроны и ионы, необходимые для генерации электрического тока.

Ученые подробно описали процесс создания и тестирования высокоэффективной бумажной батареи с использованием безопасного и нейтрального электролита, а также инновационного электрокатализатора AZUL на основе пигмента.

Конструкция батареи состоит из магниевой фольги, приклеенной к бумаге, и катодного катализатора с газодиффузионным слоем, сформированных на противоположной стороне. В ходе испытаний разработанная бумажная батарея продемонстрировала напряжение постоянного тока 1,8 В, плотность тока до 100 мА/см2 и максимальную выходную мощность 103 мВт/см2. Эти показатели сопоставимы с характеристиками литий-ионных аккумуляторов.

Кроме того, ученые подтвердили безопасность используемых в батарее материалов. Одной из ключевых задач при разработке стало создание капиллярного механизма равномерного смачивания батареи водой, чтобы обеспечить эффективное взаимодействие магния с водой и воздухом. После успешного решения этой проблемы ученые провели ряд экспериментов, продемонстрировав применимость воздушно-магниевой батареи в носимых сенсорных устройствах, таких как пульсоксиметр (датчик SpO2) и GPS-трекеры.

Исследователи считают, что воздушно-магниевые батареи могут стать перспективной альтернативой литиевым батареям в ряде сфер применения благодаря своей экологической безопасности, низкой стоимости и простоте утилизации. Кроме того, они не уступают литиевым аналогам по производительности и энергоэффективности.

Изображение:The Royal Society of Chemistry