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加拿大開發(fā)酵母驅(qū)動(dòng)燃料電池 以人血為能源

【字體:   2009-04-06 07:51:10   來源: 搜狐科學(xué)  

此酵母通過分化新細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)生長

此酵母通過分化新細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)生長

此燃料電池由酵母來驅(qū)動(dòng)

此燃料電池由酵母來驅(qū)動(dòng)

電極上形成的“微型柱”能提高此燃料電池的輸電能力

電極上形成的“微型柱”能提高此燃料電池的輸電能力

據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志報(bào)道,科學(xué)家最近表示,以人血中的葡萄糖為能源的酵母細(xì)胞有一天會(huì)驅(qū)動(dòng)置入人體內(nèi)的電子裝置,如起博器。這種活生生的動(dòng)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?yàn)榧幽么笥俑鐐惐葋喆髮W(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)微電極這樣的電子裝置中。

從事此酵母燃料電池開發(fā)的科學(xué)家表示,脊柱內(nèi)微電極需要植入脊柱內(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。最簡單的辦法是,當(dāng)細(xì)胞開始分解食物時(shí),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(shí)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??茖W(xué)家目前開發(fā)的這種燃料電池的樣品是微米級(jí)的,面積為15平方微米,厚1.4微米。此研究成果發(fā)表在最新出版的《微電子系統(tǒng)雜志》上。

甲基藍(lán)這種化合物通常用于對(duì)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(shí),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。在陰極上,來自酵母細(xì)胞的氫離子和氧結(jié)合產(chǎn)生水。為增加電極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(cè)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(jí)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(dòng)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。【氣候變化頻道】

 

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