两滴水，一张纸，如何发电一小时？( 二 )

那么，这种纸电池是如何发电的呢？
据论文描述，只需加上一点水，纸上的盐就会溶解，从而释放出带电离子，这些离子在纸上弥散激活电池组，让电池组负极油墨中的锌释放电子，连在电子设备上的电线能接通电路，让电子能经过含石墨和炭黑的油墨、电线和设备，从负极转移到正极（含石墨的油墨），在那里被转移到周围空气中的氧里，电流正是在这些反应中产生的。

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图｜纸电池的设计。（来源：该论文）
为展示这种电池驱动低功率电子器件的能力，研究团队把两个电池单元结合成一组电池组，来驱动一个有液晶显示器的闹钟。
对单单元电池组的性能分析显示，加入两滴水，电池组会在20秒内激活，当不连接在耗能设备上的时候能达到稳定的1.2伏，而一个标准AA碱性蓄电池（5号电池）的电压是1.5伏。
一小时后，单单元电池组的性能会因为纸张干燥而迅速下降。但是，如果再滴上两滴水，它就能再维持一个小时以上稳定的0.5伏工作电压。

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图｜通过测量恒定电流（100μA）下的工作电压来表征一次性纸电池的放电能力。（来源：该论文）
研究团队表示，纸张和锌的生物可降解性使这种电池能够最大程度减少可丢弃、低功率电子器件带来的环境影响。
仍需进一步研究
如上文所述，尽管这种纸电池可以为闹钟供电，但与其它类型电池相比，它的功率密度还是比较有限的。
对此，研究团队认为，这种纸电池可以被用于低功率电子产品和物联网生态系统，通过最小化油墨中使用的锌的量，这种电池的可持续性还可以进一步改进，从而使电池产生的电流能得到精确控制。
在未来的工作中，他们将研究如何使用绿色催化剂来提高氧还原反应速率，用有机负极材料作为锌的替代品，以及评估电池生命周期内对环境的影响。
“我们的工作推进了一次性电子产品领域，并提出了一种平衡环境影响和性能的电池技术。 ”研究团队如是说。