这个电池有点甜:高密度糖电池技术解析
- 2014-2-9 15:40:16
- 类型:原创
- 来源:电脑报
- 报纸编辑:王诚
- 作者:
【电脑报在线】我们以前介绍过各种新形态的电池,包括可以用来做衣服的纺织电池、可弯曲的薄膜电池、做在衣服表面的太阳能电池……不过这一次,科学家又放出了新的电池技术,除了能量密度高之外,味道还有点甜。
我们以前介绍过各种新形态的电池,包括可以用来做衣服的纺织电池、可弯曲的薄膜电池、做在衣服表面的太阳能电池……不过这一次,科学家又放出了新的电池技术,除了能量密度高之外,味道还有点甜。
糖做电池更环保
我们通常使用的电池无非包括一次性的碱性电池和充电电池,不管是一次性还是可充电,这些电池都有用到报废的一天,而报废后也只能丢弃,这对于环境来说是一个很大的污染来源。在美国,每年都有数十亿被丢弃的有毒电池,严重影响环境和人类的健康。
所以,科学家们一直在寻找更为环保的电池材料。来自弗吉尼亚的技术研发团队正在开发一种新的电池,它采用糖作为原料,而且拥有十分出色的能量密度。相比传统的电池材料,它能量密度更高、成本更低而且更为环保。
弗吉尼亚理工大学生物系统工程的副教授张以恒说:“和其他已经开发出来的糖电池相比,这一款糖电池的能量密度更高,因此续航能力更强,在三年之后,就可以正式投产,并被应用在很多手机、平板电脑、电视游戏机以及其他数码设备上。”他指出,糖是自然界中完美的储能化合物,利用它的自然力量,以更环保的方式来制作电池,也是顺理成章的事情。
更多的生物能源
“我们通过一步一步的酶级联来慢慢释放糖电池方案里的电子”张教授说。这款糖电池的原理简单点说就是通过电池里的合成酶消除糖的充电电位,在一个酶燃料电池单元里产生电,再利用一种便宜的生物催化剂酶,就会形成电池,而无需再使用传统且昂贵的铂金属,因此成本方面更为低廉。像所有的燃料电池那样,糖电池从淀粉的部分水解得到麦芽糊精、多糖,然后和空气来发电,水是主要的产物——因此没有污染,而且,要增加糖电池的容量,甚至只需要简单地向里面加更多的糖就行了,非常简单直接。
事实上,除了糖电池外,张教授在去年还有更多的研究成果,比如利用一系列的酶来合成了自然界中不存在的酶,并用非食用淀粉植物开发出一种新的方法来提取氢,从而为汽车提供运行的动力。如果此项技术最终应用于市场,我们就能看到“烧”淀粉的超环保汽车了,而淀粉来自于植物,植物是可以种植的,是绝佳的再生环保能源。
延伸阅读:糖电池的基本原理
4节糖电池为随身听充电
早在2007年,索尼就曾经宣布过以糖为原料的电池技术。后来的糖电池在技术方面更为先进,只是基本原理比较相似。
以糖为原料的生物电池的阳极由嗜糖酶和介质组成,阴极由释氧酶和介质组成,两极都有一层玻璃纸隔离膜。阳极通过如下的酶氧化反应从糖(葡萄糖)中分解出电子和氢离子:
葡萄糖→葡萄糖酸+ 2H+ (两个氢离子)+ 2e-(两个电子)
氢离子通过隔离膜流到阴极,氢离子和电子与空气中的氧结合,生成水:
(1/2)O2 + 2H+ + 2e- →H2O
通过这一电化学反应过程,电子经过了外围电路,从而产生了电流。
糖做电池更环保
我们通常使用的电池无非包括一次性的碱性电池和充电电池,不管是一次性还是可充电,这些电池都有用到报废的一天,而报废后也只能丢弃,这对于环境来说是一个很大的污染来源。在美国,每年都有数十亿被丢弃的有毒电池,严重影响环境和人类的健康。
所以,科学家们一直在寻找更为环保的电池材料。来自弗吉尼亚的技术研发团队正在开发一种新的电池,它采用糖作为原料,而且拥有十分出色的能量密度。相比传统的电池材料,它能量密度更高、成本更低而且更为环保。
弗吉尼亚理工大学生物系统工程的副教授张以恒说:“和其他已经开发出来的糖电池相比,这一款糖电池的能量密度更高,因此续航能力更强,在三年之后,就可以正式投产,并被应用在很多手机、平板电脑、电视游戏机以及其他数码设备上。”他指出,糖是自然界中完美的储能化合物,利用它的自然力量,以更环保的方式来制作电池,也是顺理成章的事情。
更多的生物能源
“我们通过一步一步的酶级联来慢慢释放糖电池方案里的电子”张教授说。这款糖电池的原理简单点说就是通过电池里的合成酶消除糖的充电电位,在一个酶燃料电池单元里产生电,再利用一种便宜的生物催化剂酶,就会形成电池,而无需再使用传统且昂贵的铂金属,因此成本方面更为低廉。像所有的燃料电池那样,糖电池从淀粉的部分水解得到麦芽糊精、多糖,然后和空气来发电,水是主要的产物——因此没有污染,而且,要增加糖电池的容量,甚至只需要简单地向里面加更多的糖就行了,非常简单直接。
事实上,除了糖电池外,张教授在去年还有更多的研究成果,比如利用一系列的酶来合成了自然界中不存在的酶,并用非食用淀粉植物开发出一种新的方法来提取氢,从而为汽车提供运行的动力。如果此项技术最终应用于市场,我们就能看到“烧”淀粉的超环保汽车了,而淀粉来自于植物,植物是可以种植的,是绝佳的再生环保能源。
延伸阅读:糖电池的基本原理
4节糖电池为随身听充电
早在2007年,索尼就曾经宣布过以糖为原料的电池技术。后来的糖电池在技术方面更为先进,只是基本原理比较相似。
以糖为原料的生物电池的阳极由嗜糖酶和介质组成,阴极由释氧酶和介质组成,两极都有一层玻璃纸隔离膜。阳极通过如下的酶氧化反应从糖(葡萄糖)中分解出电子和氢离子:
葡萄糖→葡萄糖酸+ 2H+ (两个氢离子)+ 2e-(两个电子)
氢离子通过隔离膜流到阴极,氢离子和电子与空气中的氧结合,生成水:
(1/2)O2 + 2H+ + 2e- →H2O
通过这一电化学反应过程,电子经过了外围电路,从而产生了电流。
本文出自2014-02-03出版的《电脑报》2014年第05期 D.智能手机
(网站编辑:pcw2013)
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