加拿大開(kāi)發(fā)酵母驅(qū)動(dòng)燃料電池 以人血為能源

【字體：大 中 小】 2009-04-06 07:51:10   來(lái)源： 搜狐科學(xué)  

此酵母通過(guò)分化新細(xì)胞來(lái)實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)

此燃料電池由酵母來(lái)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

據(jù)英國(guó)《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(kāi)發(fā)出來(lái)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(kāi)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(lái)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(lái)產(chǎn)生電流。最簡(jiǎn)單的辦法是，當(dāng)細(xì)胞開(kāi)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(guò)細(xì)胞獲取電子，之后又能從細(xì)胞內(nèi)跑出來(lái)。

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(kāi)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(lái)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(lái)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(lái)，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(guò)，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(zhǎng)，其廢物得無(wú)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】