「細菌電池」研發成功!巧妙利用生物電,一次連續發電數周

2022年06月27日13:41:11 科學 1833

聽說過鋰電池、氫燃料電池鋁電池、鉛電池等等,你聽說過生物電池么?近期賓漢姆頓大學開發了一款由三層細菌構成的生物電池,真讓筆者感嘆一聲活久見。這種生物電池利用的是太陽能,發出的電可以為物聯網設備提供幾周的電能。之前賓漢姆頓大學教授Seokheun Choi研究生物電池多年,提供的電只能供電幾個小時,根本不夠用,現在這種三層細菌組成生物電池的方式,通過結構的優化大大提升了供電的時長,這樣物聯網設備是完全夠用的。

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到底是通過什麼方式突破的呢?

Choi教授研究細菌生物電池很多年了,但細菌電池提供的電能只有幾個小時困擾了教授很多年。可能是基於近年來新能源電池更新換代的一種提示,教授開始在結構設計上做文章。細菌生物電池共分三層,最上面一層是用來進行光合作用的,最底下一層則是把太陽能轉化為電能。就是通過結構設計上的提升,才導致發電量的質的提升

新升級的細菌電池中,讓不同的細菌各司其職,讓我們看到了生物電池更多的可能性。從新能源電池近幾年的升級可以預測,未來科學家通過結構上的調整,很有可能還會得到更大的突破。一個新思路可以幫助科學家在短期內獲得過去多年無法得到的突破,聽起來有些匪夷所思,但是卻真的發生了。

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新能源電池是如何更新換代的?

早期新能源電池比拼的是化學性能,最後大家公認鋰電池要優於其他類型的電池,之後拼的就是結構設計的升級。比如寧王近期發布的麒麟電池,續航里程可以輕鬆突破1000公里,依靠的就是結構上設計上的不斷升級。從一代的50%的體積利用率直接提升到72%,整體電池發生了變化,但裡面的小電池跟之前還是一樣。

不知道是不是在新能源電池的啟示下,細菌生物電池通過結構上的設計調整後,確實獲得了質的飛躍。未來細菌電池如果想獲得進一步的提升,大概率還是要在結構設計上做文章。其實細菌電池並不是最早的生物電池,早在細菌電池誕生之前,就有科學家嘗試過用生物做電池供電,它是一種藍藻電池

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一種植物供電的生物電池

只需要陽光和水,就可以超6個月不間斷的供電,這是一種叫藍藻的植物製成的電池。去年英劍橋大學一位科學家,在家裡的窗戶旁設置了一款由藻類電池供電的計算機設備。這是有生物參與的光伏電池,大小與普通的AA電池差不多大,表面有塑料和光質外殼。負責發電的藻類是一種隸屬於集胞藻屬的一種藍藻。

至於藍藻電池為什麼能產生電能,Paolo Bombelli主導的研究團隊提出了兩種不同的假設,正是基於這兩種假設展開的研發。一種是生物電化學模型,藍藻自身產生電子通過細胞膜轉移到鋁陽極從而產生電流;一種是電化學模型,通過微生物為鋁陽極氧化或釋放電子創造了合適的條件。

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寫在後面

能源問題一直是全球各國都在關注的問題,各國都為此進行了各種各樣的嘗試,為了保障國家的能源安全,必須要追求能源的多元化。我國不只是有火力廠,還有風能、水能、太陽能,在這個基礎上還大力發展核電能。有網友質疑,核電站爆炸那麼恐怖,為什麼還要大力發展核電呢?

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其實核電技術已經非常成熟,沒有普通人認為的那麼恐怖!普通人對於核電有誤解,主要還是源於一些影像資料的影響。其實核電被認為是全球能源的未來,它具有高效、清潔、可循環使用等多種優勢,只要合理使用,是非常理想的能源。並且在航空航天領域,核電還擁有不可替代的地位。

藍藻電池、細菌電池等生物電池的問世,讓咱們的能源看到了更多新的可能。這些生物電池擁有可以反覆循環使用、清潔等更多的優勢,也是符合能源多元化的理念的。相信有了結構優化理念的指導,未來細菌生物電池還有機會獲得更大的突破!

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「細菌」發電?賓漢姆頓大學宣布好消息,能提供幾周的電能

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