Исследователи из Университет Тохоку, являющегося  одним из старейших Императорских университетов Японии, разработали  магниево-воздушную батарею на бумажной основе, которая является экологически чистой и мощной, вырабатывает энергию из воды и воздуха.

Как следует из публикации  указанных исследователей в журнале RSC Applied Interfaces, их обращение к магниевым источникам энергии произошло в связи с тем, что магний может стать следующим лидером в производстве аккумуляторов, а накопители энергии на основе магния могут быть более безопасными и мощными, чем их металлические конкуренты. Кроме того, на Земле магния больше, чем лития, ионы магния также обладают более высокой плотностью энергии.

Разработанная Университетом Тохоку магниево-воздушная батарея (Mg-air) является, по признанию экспертов, инновационной. Исследователи сделали ее из бумаги, и она работает на воде. Создание такой батареи вдохновили наблюдения японских ученых за принципом дыхательной системы растений.  «Мы подумали, – пишут авторы исследования, - что если бы система, в которой бумага впитывает электролит с помощью капиллярной силы, подобно тому, как растения всасывают воду из земли, могла быть применена к магниево-воздушным батареям, проблема растворения магния в электролите и саморазряда была бы решена». Другими словами, производительность батареи зависит от влагопоглощающей способности бумаги.

Как отмечают исследователи, устройства на бумажной основе позволяют сократить использование металлов и пластмасс, поэтому такая магниево-воздушная батарея представляет наименьшую угрозу для окружающей среды. Кроме того учитывалось, что в металловоздушных батареях используются тяжелые металлы, вредные для человека и окружающей среды. На этом фоне экологически чистые бумажные батарейки имеют явные преимущества, их можно использовать повторно, они обладают высокой производительностью. Одним из препятствий, с которым столкнулись ученые при использовании магния в качестве источника энергии, является его низкая подвижность, так как ионы лития перемещаются быстрее. Тем не менее, исследования уже показали, что ионами магния можно управлять, чтобы повысить их мобильность.

Чтобы изготовить батарею, исследователи наклеили магниевую фольгу на бумагу и добавили катодный катализатор и газодиффузионный слой непосредственно на другую сторону бумаги. Бумажная батарея обеспечивала напряжение в 1,8 вольт и максимальную мощность в 103 милливатт/см2. "Батарея не только продемонстрировал впечатляющие эксплуатационные характеристики, но и работает без использования токсичных материалов — вместо них используются угольные катоды и пигментный электрокатализатор, которые прошли строгую проверку", - указывают исследователи. Ими была протестирована батарея в датчике пульсоксиметра и GPS-датчике, что показало ее универсальность для носимых устройств.