可生物降解的高能糖電池問世 有望替代傳統電池

據物理學家組織網2014年1月21日報道，美國弗吉尼亞理工大學研究小組開發出一種電池，以糖為能源提供電力，能量密度達到前所未有的水平，繼續發展有望替代傳統電池成為一種廉價的、可充電而且可生物降解的電池。相關論文發表在當天的《自然·通訊》雜志上。

發明糖電池的是該校農業與生命科學學院、工程學院的生物系統工程副教授帕西瓦爾·張。他說，雖然現在也有其他糖電池，但他們的糖電池能量密度比以前的高出一個數量級，在充電之前運行的時間更長。預計3年后，這種糖電池將能為手機、平板電腦、視頻游戲和大量其他電子器材供電。

“糖是自然界一種絕佳的、儲存能量的混合物。”張說，“所以僅從邏輯上講，我們也要努力利用這種天然能量，以一種環保的方式來生產電池。”

據美國環保署稱，僅在美國，每年就有數十億的有毒電池被扔掉，給環境和人體健康帶來很大威脅。這種糖電池有望幫人們減少填埋數十萬噸的電池。

這種糖電池利用了一系列酶，這些酶以一種自然界沒有的方式組合在一起。張和同事構造了一種非天然式的合成酶路徑，能從糖里面獲取所有的電荷勢能，在一個小小的酶燃料電池中產生電流。傳統電池通常是用昂貴的鉑金作催化劑，而他們用的是低成本的生物催化酶。“通過一種酶流注，我們能把糖溶液中的所有電荷緩慢地、一步步地釋放出來。”張說。就像所有其他燃料電池一樣，糖電池也是一種聯合燃料。研究人員用的是麥芽糊精和空氣產生電流和水，麥芽糊精是一種多聚糖，由淀粉部分水解形成，水是主要副產品。

研究人員還指出，糖電池和氫燃料電池、直接的甲醇燃料電池不同，糖溶液燃料不會爆炸、燃燒，能量存儲密度更高。制造這種電池的酶和燃料還能生物降解。此外，糖電池還能再次充電，在其中加入糖就像給打印機的墨盒裝入墨水一樣。