神奇的生物電池

唐衛

我們都知道，一般常用的普通電池是由鋅作為負極，碳作為正極，并把它們浸在電解液中制成的。電解液是酸類物質，在腐蝕鋅電極時，能量便以電的形式放出，于是電子就在連接正極和負極的導線中流動，從而放電。而生物電池則不同，它是一種“燃料”電池，其中起主要作用的是一些微生物（細菌），以有機物質作為燃料。這里給同學們介紹三種生物電池。

[一、 ? ?仿電鰻生物電池]

電鰻，素有“水中高壓線”之稱，其捕食獵物時可以輕松放出650 V以上的高電壓。電鰻的大部分身體和重要器官都由高絕緣性的組織包裹，發電器官則分布在身體的兩側，在水中就像是一個天然的生物電池。研究人員從電鰻的放電器官中獲得啟發，運用生物3D打印技術，制作出了由多種水凝膠構成的生物電池。這種電池可以放出超過100 V的電壓。由于其具有柔軟、易彎曲和生物相容的特性，非常適合為心臟起搏器、植入式傳感器、假肢器官等植入式儀器提供電力。

[二、 ? ?“病毒”生物電池]

病毒生物電池包括陰極、陽極和電解液三個部分。研究人員用一種超薄的聚合物材料作為病毒電池的外殼，在薄膜上建立電池的接頭，其直徑僅有4～8微米。在電池接頭的頂部，堆積固定電解液的聚合層。接下來，將病毒組裝在電池接頭上，最終形成電池的陽極。相比用碳納米管電極材料的微型電池，病毒電極的儲能效果提高了2倍。

病毒電池的主要材料是一般電子元件所采用的材料，采用病毒作為電極后，電池一下子就變得很小了，而且這種電池具有透明、柔軟和可折疊的優點。研究人員表示，微型病毒電池不僅可以為手機供電，更可用于治療疾病和制造精密儀器。比如，一些患者需要在體內植入一些醫療器械（起搏器、血管機器人等），這些器械就可以用病毒電池來供電。利用病毒研制電池是一個良好的開端，今后，研究人員還將利用病毒上不同位置的蛋白質的特性，研制能滿足不同要求的電子元器件，如有機晶體管等。

[三、 ? ?“細菌”生物電池]

研究人員對大腸桿菌進行基因編輯后產生了大量的番茄紅素，他們發現這種染料將光轉變成能量的效率特別高。于是，他們為大腸桿菌包裹了一層礦物質來充當半導體，并且將其放置到一種玻璃表面上，制成了一種新型細菌生物電池。這種電池擁有每平方毫米0.686毫安的電流密度，其產生的電流比之前記錄的任何類似裝置都要強，而且無論在強光和弱光環境下都同樣有效，甚至在下雨天還能用。