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用糖来听歌,索尼开发出生物电池
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索尼公司本月初宣布开发出一种新型的生物电池,这种电池通过使用生化酶作为催化剂,将碳水化合物(糖)转换为电能输出。这种新型生物电池的基础原理,就是来源于生物将糖份转化为能量的过程。! i8 E, q: x# G5 o5 _3 U
8 P5 G& g n3 i“甜蜜”的技术
4 J6 X2 w; B1 k% U 在测试中这种生物电池的电能输出可以达到50mW,已经是目前被动式生物电池的最高水平了,完全可以驱动一部Walkman进行音乐的播放。% F' S: O! [" q; x5 Y# P/ d7 H) Q! x
为了实现产生世界上最高电能输出的目标,索尼开发出了一套能够分解碳水化合物来产生电能的系统,这其中包括高效的生化酶,以及能够在阳极保持生化酶火星的介质(电导材质)。
0 i4 i: N5 m% z# @5 V1 g 索尼还开发出一种全新的阴极结构,能够有效的为电极提供氧气,同时能够保证有足够的水容量。通过这两种技术优化的电解溶液,保证了能够达到希望的能量输出水平。' e6 _7 j. R& b% ~3 }0 K. s ~
糖份是自然界中植物进行光合作用时候一种最常见的能量来源,可再生而且储量和分布都很广,可以作为未来的一种经济环保能源。+ o4 j4 E7 C, p; X" M0 K
索尼计划继续开发这一系统,使之能够进一步提高能量输出的水平和时间,最终能够作为未来可实际应用的能量来源。
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# w3 E# z, P5 \' P. Q" \生物电池的原理
7 h( K) ~1 K1 u: F- ]0 T% D! ~) |: [ 索尼的生物电池新技术中包括一个由糖分解酶和介质组成的阳极,一个由氧再生酶和介质组成的阴极,这两端由玻璃纸分隔开。阳极释放电子,氢离子通过下面的过程通过氧化酶的作用从葡萄糖中分解出来。7 [! P% X) H3 O7 f o3 Y2 N
氢离子穿过隔离器向阴极移动,一旦抵达阴极氢离子和电子就和氧结合产生水。8 a# b* _% I J2 k9 r! L! y
在这一过程电化学反应当中,电子穿过外部的线路产生电能。
9 p" u H' p5 {% m# d这种电池的详细规格如下:
) ]9 e2 N3 s4 {# W- F+ A% O" n1 R( } 酶:葡萄糖脱氢酶和硫辛酰胺脱氢酶(阳极) 胆红素氧化酶(阴极)
! y6 b$ E( }, Q' A, F* K) Q 介质:维生素K3和和NADA抚媚(阳极) 铁氰化钾(阴极)
+ ]& F g1 }/ a8 j4 i4 A* C 电极:多孔碳 电流采集:钛金属网. S* ~ \ H# m# t2 `
分割器:玻璃纸# y3 W( ]6 h m- V) ~- H' T# P. }* e
葡萄糖:0.4M葡萄糖溶解于1.0M磷酸钠溶液中,PH值为73 x( k% h; D! \0 {' ?
最大输出:1.5 mW/cm2 (0.3V, 5 mA/cm2),连接之后一分钟$ M% A K* \. u4 ]9 D5 w' O5 v
尺寸: 39 (width) x 39 (height) x 39 (depth) mm
) H) m1 _. o% O9 Y9 I$ S( d这种生物电池研发中的关键成果:/ A" D: o3 @* ]( R
1. 能够把酶和介质固定在电极上的技术
( D( \9 e3 H& H. T' h; E' v! t 2. 能够高效产生氧气的阴极架构
; ^4 B" x' O/ }! v% A1 ? 3. 优化电解溶液来适应生物电池结构
0 Y- n4 O5 i4 X- b% z% C, ], s; L( z 4. 小巧的体积提供很高的能量输出
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