Команда Empa была отмечена журналом TIME за новаторские инновации в категории «Эксперименты», входящей в более чем 20 областей, где каждый год отмечаются выдающиеся изобретения, охватывающие искусственный интеллект, приложения, электронику, фитнес, питание и многое другое. Процесс отбора включает оценку оригинальности, креативности, эффективности, воздействия и других критериев для определения лучших идей в каждой области.
Среди лауреатов премии этого года выделяется творение Empa. Инновация включает в себя искусственный интеллект, картографирующий жизнь, алмазы, полученные из воздушного углерода, и новаторский телескоп. Примечательно, что в этом году число отмеченных наградами изобретений удвоилось, что отражает творческий потенциал мирового изобретательского сообщества.
Простая концепция со сложной инженерией
Густав Нистрем и его команда разработали новую концепцию батареи с использованием сложной технологии. Батарея имеет по крайней мере один элемент площадью квадратный сантиметр, содержащий три чернила, напечатанные на бумажной полоске. Соль, например, поваренная соль (хлорид натрия), вливается в бумагу, один конец которой смочен воском. Чернила в виде чешуек графита, служащие положительной клеммой батареи (катодом), напечатаны на одной плоской стороне бумаги. На противоположную сторону наносятся чернила из цинкового порошка, выполняющие роль отрицательной клеммы (анода) батареи.
Другая краска, содержащая графитовые хлопья и углеродную сажу, наносится на обе стороны, образуя токосъемники. Эти коллекторы соединяют положительную и отрицательную клеммы с двумя проводами, расположенными на конце, покрытом воском.
Вода инициирует активацию
При добавлении небольшого количества воды соли внутри бумаги растворяются, высвобождая заряженные ионы, которые делают электролит проводящим. Эти ионы активируют батарею, диффундируя через бумагу. Это запускает окисление цинка в анодных чернилах, высвобождая электроны. Замыкание цепи позволяет этим электронам перемещаться от цинксодержащего анода через чернила и провода к графитовому катоду. Здесь они взаимодействуют с кислородом окружающего воздуха, генерируя электрический ток для питания внешних устройств.
Демонстрируя эффективность своей батареи при работе с маломощной электроникой, команда Нистрема объединила две ячейки для повышения напряжения и питания будильника с жидкокристаллическим дисплеем. Тестирование одноэлементной батареи продемонстрировало активацию в течение 20 секунд после добавления воды. В состоянии без устройства батарея поддерживала стабильное напряжение 1,2 В (по сравнению с 1,5 В стандартной щелочной батареи типа АА).
Уникальность аккумулятора заключается в его биоразлагаемой бумаге, цинке и других компонентах, которые могут существенно снизить воздействие на окружающую среду одноразовой маломощной электроники, что является значительным шагом на пути к экологически чистой электронике.