有趣的生物電池

生物能夠產(chǎn)生電，早已是眾所周知的常識了。很久以前，科萬尼就發(fā)現(xiàn)了青蛙的肌肉和神經(jīng)里有電。有些魚類甚至產(chǎn)生使人致命的高壓電，如非洲的鯰魚發(fā)電電壓為350伏左右，電鰻則為500伏。

就是我們?nèi)祟惐旧恚w內(nèi)也有微弱的電，心臟能夠產(chǎn)生1毫伏左右的電壓，人腦也會產(chǎn)生電脈沖。醫(yī)學中的腦電圖就是紀錄腦發(fā)出的電……

但是，如何將某些生物電利用起來，讓它作為一種新的能源，卻是一個比較困難、但又很有趣味的研究課題，它已成為各國科學家所關(guān)注的問題之一。

1962年，轟動美國科學界的事情終于發(fā)生了。以F·斯勒為首的一批科學家研制了一部無線電發(fā)報機，播程為15英里，而這臺發(fā)報機的電源卻是由一些細菌構(gòu)成的生物電池。從此以后，各國紛紛對生物電池開始了研究和制作。

變廢為寶

我們知道，一般常用的普通電池是由鋅作為負極，碳作為正極，并把它們浸在電解溶液中。電解液是酸類，在腐蝕鋅電極時，就像在燒灼鋅片，能量便以電的形式發(fā)出，于是電子就在聯(lián)接正極和負極的導線中流動，形成了放電。生物電池則不同，它是一種“燃料”電池，其中起主要作用的是一些微生物(細菌)，而以有機物質(zhì)作為燃料。在生物電池中，這些微生物在分解有機物時，不是放出熱量，而是由物質(zhì)的氫中取得電子，釋放電能，于是產(chǎn)生電流；而電能釋放的數(shù)量直接與發(fā)酵溫度、有機質(zhì)的濃度和活細菌的數(shù)量有關(guān)。

那么，這種生物電池是用哪些材料作燃料的呢?玉米棒芯、胡桃殼、鋸末、樹葉、生活垃圾、工業(yè)廢渣，甚至污水，都能用來制成生物電池。正因為生物電池可利用很廉價的原料，或是令人“討厭”的垃圾，所以對于解決能源危機，處理工業(yè)廢渣和污染，生物電池的廣泛應用確是一條新的途徑。

大有可為

生物電池由于在工作時不會損壞電極，維護簡單，工作可靠。成本較低。不但可節(jié)約大量的金屬，而且壽命也比一般的化學電池長。據(jù)記載，有的雖然經(jīng)過長期使用，卻仍像剛開始時那樣有效，因此它的應用是廣泛的。目前，不少國家已經(jīng)用生物電池作為電源應用于收音機、航標、信號燈、太空船以及其他無線電設(shè)備等。

特別值得一提的是：在近幾年的載人太空飛船中生活系統(tǒng)是一個除了太陽光外，其他東西既不會增加，也不會減少的密封系統(tǒng)。因此，空氣、水和其他物質(zhì)乃至人的排泄物都要得到一次又一次的反復利用，而生物電池正是在這種生態(tài)循環(huán)中能夠發(fā)揮其巨大作用的。

由于太陽光的照射，光合作用轉(zhuǎn)換器里的藻類把人體排出的二氧化碳和一部分水轉(zhuǎn)換成可供食用的碳水化合物，并放出氧氣。另外，氧和人體排泄出的尿液又作了生物電池的“燃料”。生物電池一方面可提供電能給通信設(shè)備和控制設(shè)備使用，另一方面也輸出供飲用的新鮮水和作為空氣成分供呼吸用的氧氣。宇宙飛行員呼出的二氧化碳、排泄出的廢物和尿液再供給光合作用轉(zhuǎn)換器和生物電池……結(jié)果太陽光就成了整個飛船所用的電能和人體消耗的各種能量的供應者。

基于生物電池的優(yōu)點，人們對它的興趣越來越濃厚。目前，生物電池已經(jīng)脫離了試驗階段，正大批量地被研制出來，為整個人類服務。