14.11.2022 - Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)

La batería de papel activada por el agua, entre los mejores inventos del mundo

Una idea sencilla con una tecnología compleja

Cada año, TIME publica una lista de los inventos más importantes del año. Este año, Gustav Nyström y su equipo del Laboratorio de Materiales de Celulosa y Madera de Empa han entrado en la lista con su batería biodegradable desechable, que señala el camino hacia el futuro de la electrónica ecológica.

TIME incluyó al equipo de Empa entre los ganadores de la categoría "Experimental", una de las más de 20 áreas en las que se identifican y premian los inventos más importantes del año, desde la inteligencia artificial hasta las nuevas aplicaciones y la electrónica, pasando por el fitness, la nutrición y el entretenimiento. Para elegir las mejores ideas de cada categoría, el jurado evalúa los inventos en función de su originalidad, creatividad, eficacia, impacto y otros criterios.

Además del invento del laboratorio Empa, este año la revista ha premiado, entre otros, la inteligencia artificial que mapea la vida, los diamantes hechos con el exceso de carbono del aire y el telescopio más potente de la historia. Lo creativo que es el espíritu inventivo del ser humano lo demuestra también el hecho de que este año, por primera vez, no se han premiado 100 sino 200 inventos de todo el mundo.

Una idea sencilla con una tecnología compleja

La pila, ideada por Gustav Nyström y su equipo, está formada por una célula de un centímetro cuadrado y compuesta por tres tintas impresas en una tira de papel rectangular. La sal, en este caso simplemente cloruro de sodio o sal de mesa, está dispersa por la tira de papel y uno de sus extremos más cortos se ha sumergido en cera. En una de las caras planas del papel se imprime una tinta que contiene copos de grafito, que actúa como el extremo positivo de la pila (el cátodo), mientras que en el reverso del papel se imprime una tinta que contiene polvo de zinc, que actúa como el extremo negativo de la pila (el ánodo).

Otra tinta que contiene copos de grafito y negro de humo se imprime en ambas caras del papel, encima de las otras dos tintas. Esta tinta constituye los colectores de corriente que conectan los extremos positivo y negativo de la pila a dos cables, situados en el extremo del papel bañado en cera.

El agua como disparador

El resultado de este "método de construcción": Cuando se añade una pequeña cantidad de agua, las sales del papel se disuelven y se liberan iones cargados, lo que hace que el electrolito sea conductor iónico. Estos iones activan la pila al dispersarse por el papel, lo que hace que el zinc de la tinta del ánodo se oxide y libere electrones. Al cerrar el circuito (externo), estos electrones pueden transferirse desde el ánodo que contiene zinc -a través de la tinta que contiene grafito y negro de humo, los cables y el dispositivo- hasta el cátodo de grafito, donde se transfieren al oxígeno del aire ambiente y lo reducen. Estas reacciones redox (reducción y oxidación) generan así una corriente eléctrica que puede utilizarse para alimentar un dispositivo eléctrico externo.

Prueba de concepto con un despertador

Para demostrar la capacidad de su batería para hacer funcionar aparatos electrónicos de baja potencia, el equipo de Nyström combinó dos celdas en una sola batería para aumentar el voltaje de funcionamiento y la utilizó para alimentar un reloj despertador con una pantalla de cristal líquido. El análisis del rendimiento de una pila de una célula reveló que, tras añadir dos gotas de agua, la pila se activaba en 20 segundos y, cuando no estaba conectada a un dispositivo que consumiera energía, alcanzaba un voltaje estable de 1,2 voltios. El voltaje de una pila alcalina AA estándar es de 1,5 voltios.

Al cabo de una hora, el rendimiento de la pila de una célula disminuyó considerablemente debido al secado del papel. Sin embargo, después de que los investigadores añadieran dos gotas adicionales de agua, la pila mantuvo un voltaje de funcionamiento estable de 0,5 voltios durante más de una hora adicional.

La particularidad de la nueva pila es que, al hacer que tanto el papel como el zinc y los demás componentes sean biodegradables, se podría minimizar considerablemente el impacto medioambiental de la electrónica desechable de bajo consumo. Un paso importante hacia la electrónica ecológica.

En la lista de TIME por segunda vez

El premio de TIME de este año no es el primer invento de los laboratorios de Empa que entra en la ilustre lista; ya en 2009, otro desarrollo de Empa -también del Laboratorio de Celulosa y Materiales de Madera- fue votado entre los (entonces) 50 mejores inventos del año: el violín biotecnológico de Francis Schwarze y su equipo.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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