神奇的生物電池

唐衛(wèi)

我們都知道，一般常用的普通電池是由鋅作為負(fù)極，碳作為正極，并把它們浸在電解液中制成的。電解液是酸類物質(zhì)，在腐蝕鋅電極時(shí)，能量便以電的形式放出，于是電子就在連接正極和負(fù)極的導(dǎo)線中流動(dòng)，從而放電。而生物電池則不同，它是一種“燃料”電池，其中起主要作用的是一些微生物（細(xì)菌），以有機(jī)物質(zhì)作為燃料。這里給同學(xué)們介紹三種生物電池。

[一、 ? ?仿電鰻生物電池]

電鰻，素有“水中高壓線”之稱，其捕食獵物時(shí)可以輕松放出650 V以上的高電壓。電鰻的大部分身體和重要器官都由高絕緣性的組織包裹，發(fā)電器官則分布在身體的兩側(cè)，在水中就像是一個(gè)天然的生物電池。研究人員從電鰻的放電器官中獲得啟發(fā)，運(yùn)用生物3D打印技術(shù)，制作出了由多種水凝膠構(gòu)成的生物電池。這種電池可以放出超過100 V的電壓。由于其具有柔軟、易彎曲和生物相容的特性，非常適合為心臟起搏器、植入式傳感器、假肢器官等植入式儀器提供電力。

[二、 ? ?“病毒”生物電池]

病毒生物電池包括陰極、陽極和電解液三個(gè)部分。研究人員用一種超薄的聚合物材料作為病毒電池的外殼，在薄膜上建立電池的接頭，其直徑僅有4～8微米。在電池接頭的頂部，堆積固定電解液的聚合層。接下來，將病毒組裝在電池接頭上，最終形成電池的陽極。相比用碳納米管電極材料的微型電池，病毒電極的儲(chǔ)能效果提高了2倍。

病毒電池的主要材料是一般電子元件所采用的材料，采用病毒作為電極后，電池一下子就變得很小了，而且這種電池具有透明、柔軟和可折疊的優(yōu)點(diǎn)。研究人員表示，微型病毒電池不僅可以為手機(jī)供電，更可用于治療疾病和制造精密儀器。比如，一些患者需要在體內(nèi)植入一些醫(yī)療器械（起搏器、血管機(jī)器人等），這些器械就可以用病毒電池來供電。利用病毒研制電池是一個(gè)良好的開端，今后，研究人員還將利用病毒上不同位置的蛋白質(zhì)的特性，研制能滿足不同要求的電子元器件，如有機(jī)晶體管等。

[三、 ? ?“細(xì)菌”生物電池]

研究人員對(duì)大腸桿菌進(jìn)行基因編輯后產(chǎn)生了大量的番茄紅素，他們發(fā)現(xiàn)這種染料將光轉(zhuǎn)變成能量的效率特別高。于是，他們?yōu)榇竽c桿菌包裹了一層礦物質(zhì)來充當(dāng)半導(dǎo)體，并且將其放置到一種玻璃表面上，制成了一種新型細(xì)菌生物電池。這種電池?fù)碛忻科椒胶撩?.686毫安的電流密度，其產(chǎn)生的電流比之前記錄的任何類似裝置都要強(qiáng)，而且無論在強(qiáng)光和弱光環(huán)境下都同樣有效，甚至在下雨天還能用。