文|陈根
随着经济生长与环境、能源之间的矛盾日益突出,燃料电池因其绿色无污染、质料泉源普遍、生物相容性好等特点,越来越受到人们关注。葡萄糖作为一种人体从食物中吸收的糖,不仅是身体里每个细胞的能量泉源,也是具有潜在的伟大能量密度的生物质燃料。
事实上,葡萄糖燃料电池的理念并不新鲜。早在20世纪70年月,科学家就提出以这种电池为心脏起搏器供应动力。但因这种电池所使用的酶不能恒久稳固施展作用,以及锂离子电池能在单元面积内供应更强劲的能量而停顿。
克日,麻省理工学院(MIT)和慕尼黑手艺大学(the Technical University of Munich)的工程师们设计了一种新型葡萄糖动力电池,其有用解决了葡萄糖燃料电池中的问题,使得葡萄糖可以直接转化为电能。
该电池的结构与现有的燃料电池基真相同,由阳极、电解质和阴极组成。阳极与体液中的葡萄糖发生反映,发生葡萄糖酸,这一历程会释放出两个质子和两个电子。电解质带走质子,在那里它们与空气夹杂并酿成无害的水分子。同时,电子被网络到一个电路中,在那里它们可以被用来为植入的装备供电。
值得一提的是,该电池厚度仅为 400 纳米,约为人类头发直径的 1/100。此外,其不仅弹性好,而且耐高温,能够蒙受高达 600 摄氏度的温度。若是将这种高耐热性集成到医疗植入物中,将会施展令人知足的稳固性。
测试中,研究职员在硅片上制造了150个电池,将葡萄糖溶液流过它们的顶部,并丈量它们的电力输出。效果显示,该电池发生了约莫80毫伏的峰值电压,相当于每平方厘米约43微瓦,实现了迄今为止葡萄糖燃料电池的最高功率密度。
而且,一样平常情形下,葡萄糖燃料电池中的电解质是由聚合物制成的,然则在新电池中,研究职员使用了一种新质料——氧化铈,一种坚硬、稳固的陶瓷,其不仅可以很好地传导质子,尚有助于延伸电池使用寿命。
现在,相关理论研究还处于生长阶段。未来,随着生物、电化学、质料学和环境工程等学科交织研究的深入,信托该电池会获得更好的状态。
原文问题 : 陈根:新型动力电池,行使人体糖分发电