Desarrollan una batería de papel que se activa con el agua

Con un voltaje estable de 1,2 voltios, la pila de papel se acerca al nivel de una pila alcalina AA estándar de 1,5 voltios. La nueva batería biodegradable serviría para alimentar aparatos temporales que se usan en los ámbitos médico e industrial, donde los residuos electrónicos se acumulan con rapidez. Por Mar Aguilar

Un equipo de científicos ha desarrollado una batería de papel que se activa con el agua y tiene un voltaje de 1,2 voltios, casi los mismos que una pila alcalina al uso, que posee 1,5 voltios. Los materiales con los que está fabricada la pila son biodegradables y sostenibles, por lo que la batería podría tener un importante impacto en la electrónica de un solo uso, es decir, en los aparatos temporales que se usan en los ámbitos médico e industrial, donde los residuos electrónicos se acumulan con rapidez.

La pila tiene más ventajas y es que según los investigadores, es barata de fabricar y se puede elaborar en distintas formas y tamaños según las necesidades.

Poulin et al., 2022. Scientific Reports, 2022

Para que nos hagamos una idea de la potencia que tiene esta innovadora pila, una batería de dos celdas fabricada con esta tecnología fue suficiente para alimentar un reloj despertador LCD. Eso sí, con ella no podremos cargar un ordenador portátil. Donde sí funcionará bien será en los sensores y rastreadores de baja potencia.

«Presentamos una batería de papel impreso desarrollada para alimentar aparatos electrónicos desechables de un solo uso y minimizar su impacto medioambiental«, escriben los investigadores en el artículo publicado en Scientific Reports. «La batería se basa en una célula electroquímica metal-aire que utiliza zinc como metal biodegradable en el ánodo, grafito en el cátodo, papel como separador entre los electrodos y un electrolito a base de agua».

La pila, fabricada con papel difuminado con sal de cloruro de sodio, puede medir tan solo un centímetro cuadrado, y se basa en tintas impresas: una tinta contiene copos de grafito y actúa como cátodo (extremo positivo), mientras que otra, en la otra cara del papel, contiene polvo de zinc y actúa como ánodo (extremo negativo). Una tercera tinta, compuesta por copos de grafito y negro de humo, se imprime por ambas caras, encima de las otras dos tintas, conectando los extremos positivo y negativo a dos cables. Éstos se fijan en un extremo del papel, sumergido en cera.

Para activar el mecanismo necesitaremos una pequeña cantidad de agua, que pueden ser dos gotas. El agua disolverá las sales dentro del papel, liberando iones cargados que luego activarán la batería en su recorrido. El circuito se cierra uniendo los cables al dispositivo eléctrico, lo que significa que los electrones pueden transferirse de los extremos negativos a los positivos

Con un voltaje estable de 1,2 voltios, la pila de papel se acerca a la potencia de una pila alcalina AA estándar de 1,5 voltios. La batería de papel empieza a producir energía solo unos 20 segundos después de añadir el agua, según los experimentos realizados por el equipo.

«Esta demostración muestra que, a pesar de su limitada densidad de potencia en comparación con las tecnologías estándar, nuestra batería sigue siendo relevante para una amplia gama de productos electrónicos de bajo consumo y el ecosistema del Internet de las cosas«, escriben los investigadores.

El rendimiento de la pila disminuye con el tiempo conforme el papel se va secando. Sin embargo, se puede ir completando hasta cierto punto con más agua y seguirá funcionando. De esta manera, la batería puede seguir produciendo 0,5 voltios dos horas después de ser activada por primera vez.

Por ahora, esto es solo una prueba y los científicos quieren mejorar la eficiencia de la pila de cara al futuro, para que funcione durante más tiempo. La pila, eso sí, no es difícil de producir.

«Con la creciente concienciación sobre el problema de los residuos electrónicos y la aparición de la electrónica de un solo uso para aplicaciones como la detección medioambiental y la supervisión de los alimentos, hay una necesidad cada vez mayor de baterías de bajo impacto ambiental», escriben los investigadores en el estudio.

«Este cambio de las cifras de mérito tradicionales orientadas al rendimiento crea nuevas oportunidades para los materiales y diseños no convencionales que pueden proporcionar un equilibrio entre el rendimiento y el impacto ambiental».

Referencia: Poulin, A., Aeby, X. & Nyström, G. 2022. Water activated disposable paper battery. Scientific Reports. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15900-5