スイスの科学者たちは、水をかけると電気を放出する紙製の電池を開発した。
開発者らは、この技術が物体追跡用スマートラベル、環境センサー、医療診断装置などの使い捨て電子機器に電力を供給するための斬新なソリューションになる可能性があると主張している。
私たちの研究機関（Empa）の名称を綴ったデザインがステンシル印刷された紙電池の写真。この電池は、写真に示されている液晶ディスプレイ（LCD）付き目覚まし時計のような低電力電子機器を駆動することができます。イラスト：Nyström他（クリックで拡大）
スイス連邦材料科学技術研究所（Empa）応用木材材料研究所所長のグスタフ・ニストロム氏は同僚と協力し、塩化ナトリウム塩を染み込ませた1平方センチメートルの紙から単一セルバッテリーを製造した。
紙には3種類のインクが印刷されています。片面にはグラファイトフレークを含むインクが印刷され、正極（カソード）を形成します。もう片面には亜鉛粉末を含むインクが印刷され、エネルギー貯蔵デバイスの負極（アノード）を形成します。
グラファイトフレークとカーボンブラックを含む3つ目のインクを、他の2つのインクの上に重ねて紙の両面に印刷し、電池の両端と2本のリード線を接続します。接続された電池の両端にはワックスが含浸されており、リード線の電気化学反応を防ぎ、機械的安定性を高めています。
この装置から電気エネルギーを取り出すには、操作者が少量の水を加えて紙中の塩を溶解させ、荷電イオンを放出させます。このイオンは紙全体に拡散し、亜鉛インクの陽極から電子を放出します。ワイヤーを電気機器に接続することで回路を閉じることができます。電子は、インク、ワイヤー、そして放電によって駆動される装置をつなぐグラファイトとカーボンブラックを経由して、陽極から陰極へと移動します。
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コードレスドリルの電源としては期待しないでください。水を2滴加えてから20秒後には、バッテリーは安定した1.2ボルトに達します。これは単三電池の1.5ボルトより少し低い電圧です。充電は約1時間持続し、その後は紙が乾いてしまいます。さらに水を数滴加えて0.5ボルトに下げれば、さらに1時間使用できます。
「過去数十年にわたり、電子機器の使用は増加の一途を辿り、その結果、電子廃棄物（E-waste）が世界で最も急速に増加する廃棄物となりました。これに伴う環境リスクを軽減するには、材料レベルと機器レベルでの進歩、例えば、より環境に優しい材料への移行や資源回収率の向上が必要です」と、著者らはNature Scientific Reports誌に掲載された論文で述べています。
論文は次のように結論づけています。「私たちのバッテリーは…幅広い低消費電力電子機器やIoTエコシステムに関連しています。この研究は使い捨て電子機器の分野を前進させ、環境への影響と性能のバランスをとったバッテリー技術を提示するものです。」®
