الإلهام من النباتات.. بطارية ورقية معدنية هوائية للأجهزة القابلة للارتداء تعمل دون استخدام مواد سامة

لأكثر من ألفي عام، كان الورق عنصرًا أساسيًا في الحضارة الإنسانية. لكن في هذه الأيام، لا يقتصر استخدام الورق على الكتابة، وهي تلعب أيضًا دورًا محوريًا في تحقيق مستقبل أكثر اخضرارًا.

تساعد الأجهزة الورقية خفيفة الوزن والرفيعة على تقليل الاعتماد على المواد المعدنية أو البلاستيكية، وفي الوقت نفسه يسهل التخلص منها.

بدءًا من أجهزة التشخيص الورقية التي توفر اكتشافًا اقتصاديًا وسريعًا للأمراض المعدية، وحتى البطاريات وأجهزة الطاقة التي توفر بديلاً صديقًا للبيئة لتوليد الطاقة، يجد العلماء طرقًا بارعة لاستخدام هذه المادة متعددة الاستخدامات.

بطارية ماغنسيوم-هواء

الآن، قدم فريق من الباحثين في جامعة توهوكو تقريرًا عن بطارية ماغنسيوم-هواء عالية الأداء تعتمد على الورق ويتم تنشيطها بواسطة الماء.

نُشرت تفاصيل أبحاثهم في مجلة RSC Applied Interfaces، يقول هيروشي يابو، المؤلف المقابل للدراسة: “لقد استلهمنا هذا الجهاز من آلية التنفس في النباتات”.

“يشبه التمثيل الضوئي عملية الشحن والتفريغ في البطاريات، فكما تستخدم النباتات الطاقة الشمسية لتخليق السكر من الماء في الأرض وثاني أكسيد الكربون من الهواء، تستخدم بطارياتنا المغنيسيوم كركيزة لتوليد الطاقة من الأكسجين والماء.”

لتصنيع البطارية، قام يابو وزملاؤه بربط رقائق المغنيسيوم على الورق، ثم أضافوا محفز الكاثود وطبقة انتشار الغاز مباشرة إلى الجانب الآخر من الورقة.

حققت البطارية الورقية جهد دائرة مفتوحة قدره 1.8 فولت، وكثافة تيار 1.0 فولت تبلغ 100 مللي أمبير/سم -2 ، وأقصى خرج يبلغ 103 مللي واط/سم -2 .

ويضيف يابو: “لم تظهر البطارية نتائج أداء مثيرة للإعجاب فحسب، بل إنها تعمل دون استخدام مواد سامة، وبدلاً من ذلك باستخدام كاثودات الكربون والمحفز الكهربائي الصبغي الذي اجتاز تقييمات صارمة”.

قام الباحثون باختبار البطارية باستخدام مستشعر مقياس التأكسج النبضي ومستشعر نظام تحديد المواقع (GPS)، مما يوضح تعدد استخداماتها للأجهزة القابلة للارتداء.