可生物降解的高能糖電池問世

美國弗吉尼亞理工大學(xué)研究小組開發(fā)出一種電池，以糖為能源供應(yīng)電力，能量密度達(dá)到前所未有的水平，繼續(xù)發(fā)展有望替代傳統(tǒng)電池成為一種廉價(jià)的、可充電而且可生物降解的電池。相關(guān)論文發(fā)表在當(dāng)天的《自然-通訊》雜志上。

發(fā)明糖電池的是該校農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院、工程學(xué)院的生物系統(tǒng)工程副教授帕西瓦爾-張。他說，雖然現(xiàn)在也有其他糖電池，但他們的糖電池能量密度比以前的高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，在充電之前運(yùn)行的時(shí)間更長。預(yù)計(jì)三年后，這種糖電池將能為手機(jī)、平板電腦、視頻游戲和大量其他電子器材供電。

“糖是自然界一種絕佳的、儲(chǔ)存能量的混合物。”張說，“所以僅從邏輯上講，我們也要努力利用這種天然能量，以一種環(huán)保的方式來生產(chǎn)電池。”

據(jù)美國環(huán)保署稱，僅在美國，每年就有數(shù)十億的有毒電池被扔掉，給環(huán)境和人體健康帶來很大威脅。這種糖電池有望幫人們減少填埋數(shù)十萬噸的電池。

這種糖電池利用了一系列酶，這些酶以一種自然界沒有的方式組合在一起。張和同事構(gòu)造了一種非天然式的合成酶路徑，能從糖里面獲取所有的電荷勢(shì)能，在一個(gè)小小的酶燃料動(dòng)力電池中出現(xiàn)電流。傳統(tǒng)電池通常是用昂貴的鉑金作催化劑，而他們用的是低成本的生物催化酶。“通過一種酶流注，我們能把糖溶液中的所有電荷緩慢地、一步步地釋放出來。”張說。

就像所有其他燃料動(dòng)力電池相同，糖電池也是一種聯(lián)合燃料。研究人員用的是麥芽糊精和空氣出現(xiàn)電流和水，麥芽糊精是一種多聚糖，由淀粉部分水解形成，水是重要副產(chǎn)品。

研究人員還指出，糖電池和氫燃料動(dòng)力電池、直接的甲醇燃料動(dòng)力電池不同，糖溶液燃料不會(huì)爆炸、燃燒，能量存儲(chǔ)密度更高。制造這種電池的酶和燃料還能生物降解。此外，糖電池還能再次充電，在其中加入糖就像給打印機(jī)的墨盒裝入墨水相同。