废弃电子产品堆积如山，促使研究人员探索创造性的方法来减少这种电子垃圾。现在，一个团队已经制作出一种用水激活的一次性电池，该电池由纸张和其他可持续材料制成。
构成我们设备的电线、屏幕和电池——更不用说包裹它们的塑料、金属和其他材料——正在用有害碎片填满垃圾填埋场。一些电子垃圾相对较大：例如旧的翻盖手机和空调。其他电子垃圾则更隐蔽，例如电子一次性医疗诊断试剂盒、环境传感器和包含一次性电池和其他设备的智能标签。
加州大学欧文分校公共卫生科学家 Dele Ogunseitan 说：“这些小型电池才是大问题，他是一位绿色技术研究员，也是主要科技公司的顾问，但并未参与电池的开发。“没有人真正关注它们的最终去向。”
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瑞士联邦材料科学与技术实验室 (Empa) 的纤维素与木材材料实验室的研究人员正在努力解决这个问题。他们发表在Scientific Reports 上的新论文描述了一种由环保材料开发的水激活纸电池，该电池最终可能成为低功耗设备中更常见且更有害电池的可持续替代品。
纸电池与标准电池具有相同的关键组件，但封装方式不同。与典型的化学电池一样，它有一个带正电的一侧，称为正极，一个带负电的一侧，称为负极，以及两者之间的导电材料，称为电解质。传统电池的组件封装在塑料和金属中；在新电池中，正极和负极是印刷在纸张正面和背面的墨水。该纸张注入了盐，当纸张被水润湿时，盐会溶解。由此产生的盐水溶液充当电解质。
可持续材料是研究人员的先决条件，他们只考虑无毒且丰富的成分来制造他们的设备。“我们相当确信我们最终会得到一些可以工作的东西，但开发这些材料和墨水系统绝非易事，”纤维素与木材材料实验室负责人兼该研究的资深作者 Gustav Nyström 说。在尝试了数百种电池组件配方后，研究人员最终确定使用石墨墨水制作正极，锌墨水制作负极，以及注入盐的纸张来制作电解质。
当纸张干燥时，电池具有货架稳定性。但是，只需添加几滴水，嵌入的盐就会溶解，使电子能够流动。一旦纸张被润湿，电池会在 20 秒内激活。此时，如果电池未连接到电子设备，则其电压稳定在 1.2 伏。（相比之下，AA 电池的电压约为 1.5 伏。）随着纸张变干，新电池的工作性能会下降。当科学家在测试期间重新润湿纸张时，电池恢复了功能，并持续了一个小时，然后再次开始变干。
尽管研究人员证明他们的电池可以为闹钟供电，但一次性纸电池不太可能取代商店货架上的标准 AA 电池。相反，Nyström 设想未来这些电池将嵌入诊断测试和环境传感器中，最好与其他可持续组件（如屏幕和包装）一起使用。
那个未来可能不会太遥远。很难预测大规模制造此类物品的时间表，但 Nyström 表示他正在与潜在的行业合作伙伴联系，并相信这些电池可能会在未来两到五年内进入产品。“我认为，您在此设备上看到的性能已经足以满足许多这些应用，”他说。这主要是一个扩大生产规模并将电池集成到诊断测试和环境传感器等系统中的问题。
“这项工作真正始于可持续材料的开发，”Nyström 解释道。从那里，他说，“我认为我们能够创造出一些非常有用的东西。”