加拿大開發(fā)酵母驅(qū)動燃料電池 以人血為能源
發(fā)布日期：2013-06-25 瀏覽次數(shù) ：1134
據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志報道，科學(xué)家近表示，以人血中的葡萄糖為能源的酵母細(xì)胞有一天會驅(qū)動置入人體內(nèi)的電子裝置，如起博器。這種活生生的動力能自我產(chǎn)生，從而取代定期更換電池的常規(guī)手術(shù)。因為加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的一支科學(xué)家小組將酵母包封在柔軟的膠囊中，已經(jīng)開發(fā)出來了這種微型的微生物燃料電池，可以應(yīng)用到治療麻痹癥的脊柱內(nèi)微電這樣的電子裝置中。
從事此酵母燃料電池開發(fā)的科學(xué)家表示，脊柱內(nèi)微電需要植入脊柱內(nèi)，因此更換電池很棘手。
傳統(tǒng)燃料電池依靠高溫催化劑如鉑來從燃料中剝離電子，從而產(chǎn)生電流。而此微生物燃料電池則利用活細(xì)胞中的低溫催化劑――酶來產(chǎn)生電流。簡單的辦法是，當(dāng)細(xì)胞開始分解食物時，就直接“盜取”細(xì)胞所產(chǎn)生的電子。這一辦法在“電子中介”的幫助下能實現(xiàn)，所謂“電子中介”就是足夠小的化學(xué)物，能通過細(xì)胞獲取電子，之后又能從細(xì)胞內(nèi)跑出來。
此新燃料電池由釀酒酵母組成，這些酵母封存在由聚二甲硅氧烷(PDMS)材料制成的膠囊中，共同構(gòu)成了此燃料電池。科學(xué)家目前開發(fā)的這種燃料電池的樣品是微米級的，面積為15平方微米，厚1.4微米。此研究成果發(fā)表在新出版的《微電子系統(tǒng)雜志》（Journal of Microelectrical Systems (DOI: 10.1109/JMEMS.2008.2006816)）上。
甲基藍(lán)這種化合物通常用于對生物樣本進(jìn)行染色，如今，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家將用作“電子中介”。當(dāng)酵母分解葡萄糖時，甲基藍(lán)就從酵母細(xì)胞那里“盜取”電子，之后將電子運(yùn)送到此酵母細(xì)胞的另一邊，從而產(chǎn)生微弱的電流。在陰上，來自酵母細(xì)胞的氫離子和氧結(jié)合產(chǎn)生水。為增加電的面積以加大此燃料電池的電力輸出，該小組利用硅蝕刻技術(shù)來制造“微型柱”，其面積為40平方微米左右，高8微米。
經(jīng)測試，此酵母燃料電池大約能產(chǎn)生40納瓦的電力，相比之下，石英手表的電子通常能產(chǎn)生微瓦級的電力。因此，如果利用電容器將能量貯存起來，此酵母燃料電池就能驅(qū)動一些裝置。此酵母還將進(jìn)行基因改良，使其具有更大的電力輸出能力。不過，這一目標(biāo)面臨許多挑戰(zhàn)。比如，得讓酵母細(xì)胞健康生長，其廢物得無損傷情況下進(jìn)行清理，讓有害物質(zhì)排泄到人體血液中。
加拿大開發(fā)酵母驅(qū)動燃料電池 以人血為能源
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