索尼開發出用糖來產生能量的生物電池

　　索尼日前宣布開發出了一種生物電池1，這種電池利用?作為催化劑，通過活性有機體產生能量的原理，在碳水化合物(糖類)中生成電流。

　　這種生物電池的測試電池已經能夠實現50mW的能量輸出，這是被動型生物電池3的全球最高水平2。這些測試電池的輸出能量可以為閃存式Walkman播放器提供足夠電量。

　　為了實現全球最高的能量輸入，索尼開發出了一種利用分解糖來生產能量的系統，該系統使用了有效的固化?和相關介質(導電材料)，同時保持了陽極上?的活性。索尼還開發出了一種新型陰極結構，可以有效地為電極供應氧，又能夠確保適當的水分。正是應用於這兩種技術的優化電解液，實現了如此高水平的能量輸入。

　　糖是植物通過光合作用生成的一種天然能源，因此具有再生性，在地球上的許多地區都能找到，這突顯了糖類生物電池作為將來的一種環保發電設備所具有的潛力。

　　索尼將繼續開發?固化系統、電極組和其他技術，進一步提高電池的能量輸出和耐久性，以使這些生物電池能夠在將來應用到實際中去。

　　相關研究結果的學術論文已經提交給了於馬薩諸塞州波士頓舉行的第234屆美國化學學會全國年會，並於2007年8月22日宣布了這些研究結果。

　　新研發的生物電池的陽極由嗜糖?和介質組成，陰極由釋氧?和介質組成，兩極都有一層玻璃紙隔離膜。陽極通過如下的?氧化反應從糖(葡萄糖)中分解出電子和氫離子：

　　葡萄糖—>葡萄糖酸+ 2 H+ + 2e-

　　氫離子通過隔離膜流到陰極，氫離子和電子與空氣中的氧結合，生成水：

　　(1/2) O2 + 2 H+ + 2e- —> H2O

　　通過這一電化學反應過程，電子經過外圍電路，產生了電。

　　1)增強電極?固化和介質的技術

　　為有效地分解葡萄糖，陽極的?和介質濃度必須很高，並依然具有活性。該技術使用了兩種聚合物來將這些組分附著到陽極上。兩種聚合物的電荷相反，因此在兩種聚合物之間產生的靜電感應可以讓?和介質有效地附著到陽極上。為從葡萄糖中有效地分解出電子，離子平衡和固化過程被做了優化。

　　2)有效結合氧的陰極結構

　　陰極內的水分對確保為有效的?促氧化作用提供最佳條件致關重要。生物電池用多孔碳作為電極，可以吸附固化?和介質，兩個電極通過玻璃紙隔離開來。電極結構和固化過程的優化確保了適當的水分，增強了陰極的反應性。

　　3)為滿足生物電池的結構要求而進行的電極優化

　　在有關?的研究中一般使用約0.1 M的磷酸緩衝液，不過生物電池中使用了濃度非常高的1.0 M緩衝液。這是因為人們已經發現，如此高的濃度可以有效地保持電極固化?的活性。

　　4)測試電池將高能輸出和小巧外觀集為一身

　　高能、小巧的生物電池的測試電池，采用三種技術制造而成。生物電池不要求葡萄糖溶液或空氣的混合或對流，因為這是一種被動性電池，只通過為電池供應糖溶液來產生能量。方塊狀(每邊39毫米長)的電池可以產生50 mW的能量，這是全球相當體積的被動型生物電池所能輸出的最高能量。連接方塊狀的電池後，它可以為閃存式Walkman (NW-E407)播放器和一對被動型喇叭(無需外部電源)提供足夠的能量。生物電池的外包裝由植物塑料(聚乳酸)制成，並設計成了生物電池的形狀。

【責任編輯 賀錦虹】