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文|陈根
随着经济发展与环境、能源之间的矛盾日益突出 ， 燃料电池因其绿色无污染、原料来源广泛、生物相容性好等特点 ， 越来越受到人们关注 。 葡萄糖作为一种人体从食物中吸收的糖 ， 不仅是身体里每个细胞的能量来源 ， 也是具有潜在的巨大能量密度的生物质燃料 。
【陈根：新型动力电池，利用人体糖分发电】事实上 ， 葡萄糖燃料电池的理念并不新鲜 。 早在20世纪70年代 ， 科学家就提出以这种电池为心脏起搏器供应动力 。 但因这种电池所使用的酶不能长久稳定发挥作用 ， 以及锂离子电池能在单位面积内供应更强劲的能量而搁浅 。
近日 ， 麻省理工学院（MIT）和慕尼黑技术大学（the Technical University of Munich）的工程师们设计了一种新型葡萄糖动力电池 ， 其有效解决了葡萄糖燃料电池中的问题 ， 使得葡萄糖可以直接转化为电能 。
该电池的结构与现有的燃料电池基本相同 ， 由阳极、电解质和阴极组成 。 阳极与体液中的葡萄糖发生反应 ， 产生葡萄糖酸 ， 这一过程会释放出两个质子和两个电子 。 电解质带走质子 ， 在那里它们与空气混合并变成无害的水分子 。 同时 ， 电子被收集到一个电路中 ， 在那里它们可以被用来为植入的设备供电 。
值得一提的是 ， 该电池厚度仅为400纳米 ， 约为人类头发直径的1/100 。 此外 ， 其不仅弹性好 ， 而且耐高温 ， 能够承受高达600摄氏度的温度 。 如果将这种高耐热性集成到医疗植入物中 ， 将会发挥令人满意的稳定性 。
测试中 ， 研究人员在硅片上制造了150个电池 ， 将葡萄糖溶液流过它们的顶部 ， 并测量它们的电力输出 。 结果显示 ， 该电池产生了大约80毫伏的峰值电压 ， 相当于每平方厘米约43微瓦 ， 实现了迄今为止葡萄糖燃料电池的最高功率密度 。
而且 ， 一般情况下 ， 葡萄糖燃料电池中的电解质是由聚合物制成的 ， 但是在新电池中 ， 研究人员使用了一种新材料——氧化铈 ， 一种坚固、稳定的陶瓷 ， 其不仅可以很好地传导质子 ， 还有助于延长电池使用寿命 。
目前 ， 相关理论研究还处于发展阶段 。 未来 ， 随着生物、电化学、材料学和环境工程等学科交叉研究的深入 ， 相信该电池会得到更好的状态 。
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