Bilim insanlarına göre, bu yeni piller, akıllı etiketler, çevresel sensörler, tıbbi teşhis cihazları gibi çok çeşitli düşük güçlü, tek kullanımlık elektroniklere güç sağlamak ve böylece çevresel etkileri en aza indirmek için kullanılabilir.
Su damlatıldığında çalışmaya başlıyor
Pil, Gustav Nyström ve meslektaşları tarafından geliştirildi ve bir santimetre kare olan ve dikdörtgen bir kağıda basılmış üç mürekkepten oluşan en az bir hücreden oluşuyor. Kağıt şerit sodyum klorür tuzu ile kaplanmıştır ve kısa uçlarından biri muma batırılmıştır.
Kağıdın düz kenarlarından biri, pilin (katot) pozitif ucu olarak işlev gören grafit pulları içeren mürekkeple basılmıştır. Diğer taraf ise, pilin negatif ucu (anot) görevi gören çinko tozu içeren mürekkeple oluşturulur.
Ayrıca, diğer iki mürekkebin üzerine, kağıdın her iki yüzüne grafit pulları ve karbon içeren bir mürekkep basılmıştır. Bu mürekkep, pilin pozitif ve negatif uçlarını, kağıdın mum batırılmış ucunda bulunan iki iletken tele bağlar.
Az miktarda su eklendiğinde kağıttaki tuzlar çözünür ve yüklü iyonları serbest bırakır. Bu iyonlar, pili etkinleştirmek için kağıda yayılır, bu da pilin negatif ucundaki mürekkepteki çinkonun elektronları serbest bırakmasına neden olur.
Kağıt pil, 1,2 voltluk sabit voltaja sahip
Telleri bir elektrikli cihaza bağlamak devreyi kapatır, böylece elektronlar negatif uçtan, grafit ve karbon içeren mürekkepleri teller ve cihaz aracılığıyla pozitif uca aktarır. Bu reaksiyonlar, cihaza güç sağlamak için kullanılabilecek bir elektrik akımı oluşturmasına yardımcı olur.
Pillerinin düşük güçlü elektronikleri çalıştırma yeteneğini göstermek için, yazarlar iki hücreyi tek bir pilde birleştirdi ve likit kristal ekranlı bir çalar saati çalıştırmak için kullandı. Tek hücreli bir pilin performansının analizi, iki damla su eklendikten sonra pilin 20 saniye içinde etkinleştirildiğini ve enerji tüketen bir cihaza bağlı olmadığında 1,2 voltluk sabit bir voltaja ulaştığını ortaya çıkardı.
Standart bir AA alkalin pilin voltajı 1,5 volt gücündedir. Bir saat sonra, kağıt kuruması nedeniyle tek hücreli pilin performansı önemli ölçüde azaldı. Bununla birlikte, iki damla daha su eklendikten sonra, bir saatten fazla bir süre boyunca 0,5 voltluk sabit bir çalışma voltajını korumayı başardı.
Yazarlar, kağıt ve çinkonun biyolojik olarak parçalanabilir olmasının, pillerinin tek kullanımlık, düşük güçlü elektroniklerin çevresel etkisini en aza indirmesini sağlayabileceğini öne sürüyorlar. Mürekkep içinde kullanılan çinko miktarını en aza indirerek pilin sürdürülebilirliğinin daha da artırılabileceğini ve bunun da pilin ürettiği elektrik miktarının hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağladığını öne belirtiyorlar.