一種由紙和水組成的電池，可以減少電子廢棄物。
人類拋棄的電子產品迅速堆積如山，促使研究人員探索創意方法，以減少這些電子廢棄物。近期有研究團隊打造出水活化（water-activated）拋棄式電池，由紙和其他永續材料製成。
電子產品裡的電線、螢幕和電池（更別提塑膠、金屬和包覆材料），正以有害殘骸的形式填滿垃圾掩埋場。一些電子廢棄物的體積相對較大，例如舊款摺疊式手機和冷氣機；其他電子廢棄物則比較不醒目，例如一次性電子式醫療診斷套組、環境感測器，以及含有拋棄式電池和其他裝備的智慧標籤。
並未參與這項研究的美國加州大學爾灣分校公衛科學家奧貢塞坦（Dele Ogunseitan）評論：「小電池是大問題，但沒有人關心它們最後的去處。」他是綠色科技研究人員、大型科技公司的顧問。
瑞士聯邦材料科學與技術研究所（Empa）纖維素和木質材料實驗室的研究團隊正努力要解決這個問題，他們發表在今年7月《科學報導》的論文，描述了一種由環境友善材料製成的水活化紙電池，最終可能在低功率裝置中成為有害電池的永續替代品。
紙電池具有與標準電池一樣的關鍵組件，但是封裝方式不同。就像典型的化學電池一樣，紙電池有帶正電的陰極，另一端是帶負電的陽極，介於兩者之間的則是導電物質：電解質。傳統電池的組件是使用塑膠和金屬封裝；在這種新式電池裡，陽極和陰極是印在一張紙正面和背面的墨水。這張紙充滿鹽份，遇水潮濕之後，鹽份就會溶解出來，產生的鹽水溶液就可以當做電解質。
對研究團隊來說，採用永續材料是必要條件，他們在研發紙電池時，只考慮無毒且供應無虞的原料。論文資深作者、纖維素和木質材料實驗室主管尼斯特羅姆（Gustav Nystrom）說：「我們相當有信心最終能找到可用的材料，但研發這些材料和墨水系統絕非易事。」嘗試了幾百種電池組件的配方之後，研究團隊最後決定使用石墨墨水來製作陰極，用鋅墨水來製作陽極，然後利用充滿鹽份的紙張來生成電解質。
當紙張乾燥時，電池可以長期存放。然而，只要加幾滴水，紙張裡的鹽就會溶解，讓電子流動。一旦紙張變濕潤，電池就能在20秒內啟動，當沒有連接到任何電子裝置時，其電壓維持在1.2伏特。（做為對照，AA電池的電壓大約是1.5伏特。）這種新電池的供電效能會隨著紙張變乾而衰退；當研究團隊在測試期間重新弄濕了紙張，電池恢復功能並持續一小時，直到紙張再度開始變乾。
雖然研究團隊示範了紙電池可以供電給鬧鐘，拋棄式紙電池還是不太可能取代市售AA電池。不過，尼斯特羅姆設想這些電池未來是嵌在診斷套組和環境感測器中，若能搭配其他永續組件（例如螢幕和包裝）就更理想。
這樣的未來或許不會太遙遠。目前還難以預測大量製造這類產品的時間表，但尼斯特羅姆表示，他正在接洽潛在的產業夥伴，相信這些電池在未來2~5年就能商品化。他說：「這種紙電池展現的效能足以符合目前多數的這類應用。」現在主要的問題是擴大生產規模，並把電池整合進系統（例如診斷套組和環境感測器）。
尼斯特羅姆解釋：「這是真正從研發永續材料開始的研究。」在這個立足點上，「我想科學家能夠創造出相當有用的東西。」
【欲閱讀全文或更豐富內容，請參閱〈科學人〉2022年第250期12月號】
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