1. 什么是生物电池,它有哪些优势
随着科学技术的发展,人们利用树叶、核桃壳、玉米芯、垃圾、锯末等废物为“燃料”,用来制造电池,这类电池叫生物电池。和普通电池相比,生物电池有很多优点,它不仅结构简单,工作可靠,不放热,不损坏电路板,成本低,而且没有噪声,不污染环境,也不易失火和爆炸。
现在,一些海上信号灯、航标灯和海州尘链上无线电设备已经使用由细菌、海水等有机物发电的生物电池。用生物电池作动力的模型船,也已经在大海中航行了。有人设想把整个海洋作为一个巨大的生物电池,在海洋上建立起电力工业基地。
还有人设想,将生物电池作为一种电力来源,在宇宙飞船上使用。大家知道,载人宇宙飞船在太空中航行时,宇航员生活在一个封闭的环境中,如果在飞船中设计建立一个物质转变的闭合循环系统,就可以将宇宙航兄世行中代谢、排出的二氧化碳、尿、粪转化成可以利用的氧气、水和食物。要实现飞船内的物质循环,生物电池是必不可少的。美国科学家经过实验,已在发射的“双子星座”和“阿波罗”号宇宙飞船上使用了生物电池。生物电池释放出电能,用于通信和控制宇宙飞船,使飞船内实现物质循环。飞船没有什么废物可丢弃,就可以轻装前进,飞向神秘的太空深处。能发电的绿叶
植物的绿叶,被人们称为“绿色的工厂”。如果把植物的叶子做成切片,放在显微镜下观察,就会发现里面有许多叶肉细胞。有人称这些叶肉细胞为生产车间。每个细胞中含有20~100个绿色的小颗粒,这就是叶绿体。叶绿体在阳光的照射下,不断地利用空气中的二氧化碳和土壤中的水,制造自己需要的养料,同时放出氧气,这个过程叫光合作用。
叶子的光合作用,实际上是通过一系列电子传递来实现的。如果在电子传递过程中,将产生的电子取出,就可形成电流。既然叶绿体吸收了光,会放出电来,那么,能不能用叶绿体来发电呢?
科学家将从菠菜叶内提册孙取的叶绿体与卵磷脂混合,涂在透明的氧化锡结晶片上,用它作为正极安装在透明电池中,在阳光下就会产生电流。这种电池能将30%的太阳能转换成电能,而目前普通太阳能电池却只有10%的能量转换率。科学家认为,叶绿体发电大有前途。一旦取得成功,人们只要在房子顶上覆盖一层叶绿体,不管是晴天还是阴天,一年四季就都能利用太阳能来发电了。
2. 能捕获太阳能的“生物”电池工作原理是什么
美国亚利桑那州立大学汤姆·穆尔领导的一个研究小组正在名副其实地摹仿大自然:利用“生物”电池而不是电化学电池捕获太阳能。这项计划中利用一种叫做“脂质体”的类似电池的人造结构作为阳光的捕获装置。
“脂质体”实际上是摹仿叶绿判扒禅体的人造结构,自然界中的光合作用正是通过叶绿体完成的。“脂质体”与实际电池具有同样大的体积,这种系统的核心是分子的三位一体结构:3个分子由化学键连接在一起,其中一个是擅长吸收太阳光子的卟啉分子,卟啉分子一旦受到光的激发,就能把电子传送给三位一体结构中的第二个分子醌分子,醌分子再把电子传给可以在磷脂膜内自由“往此弯返穿梭”的第三个分子。穆尔的研究小组1998年证明,掘尘“脂质体”能够产生蛋白质动力,之后,他们又增加了一个关键部位,这个部件能够使“脂质体”利用蛋白质动力推动化学反应,并利用阳光实施化学合成。穆尔的下一个目标是生产NADPH(辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸),NADPH是一个重要的能量储存库,这将是向研制第一片人造树叶迈出的一大步,将来人造树叶能为各种各样的化学反应提供以阳光作为动力的能源。