新微型生物燃料電池 從軟飲料中獲取能量

你知道嗎？飲料既能解渴，又可發電！在國家自然科學基金的連續資助下，中國科學院長春應用化學研究所董紹俊院士（TWAS）課題組在生物燃料電池的研究方麵取得了重要進展，她們所設計的微型生物燃料電池可以直接從軟飲料中獲得能量
，相關結果發表在《Energy & Environ. Sci. 2011, 4, 1358–1363》上。隨後
，該工作立即被選為新聞故事特寫在Chemistry World上進行了報道。

nengyuangonggeiyizhishiyigeremenhuati。shengwuranliaodianchishiyileiyimeihuozheweishengwuweicuihuaji，yishengwuzhiweiranliao
，jianghuaxuenengzhuanhuaweidiannengdeteshuranliaodianchi。yuchangguiranliaodianchixiangbi，tazaojiadilianbingnengzaishiwenhejiejinzhongxingdepH值條件下工作，因而被視為一種潛在的綠色能源技術，有望用於便攜能源和可植入醫療器件。

該課題組報道的酶生物燃料電池包括由碳纖維微電極製備的生物陽極和陰極，其中一種新型的碳納米材料——單壁碳納米角用來修飾電極以提高電子傳遞能力。生物陽極進一步修飾上葡萄糖去氫酶
，在輔酶的作用下，催化氧化軟飲料中的葡萄糖；生(sheng)物(wu)陰(yin)極(ji)修(xiu)飾(shi)上(shang)膽(dan)紅(hong)素(su)氧(yang)化(hua)酶(mei)，可(ke)將(jiang)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)氧(yang)還(hai)原(yuan)成(cheng)水(shui)。由(you)這(zhe)兩(liang)種(zhong)反(fan)應(ying)組(zu)成(cheng)的(de)電(dian)路(lu)可(ke)用(yong)於(yu)構(gou)建(jian)微(wei)型(xing)能(neng)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)，獲(huo)得(de)較(jiao)高(gao)的(de)能(neng)量(liang)輸(shu)出(chu)。為(wei)能(neng)給(gei)小(xiao)型(xing)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)供(gong)電(dian)，生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)需(xu)要(yao)微(wei)型(xing)化(hua)和(he)更(geng)為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)燃(ran)料(liao)來(lai)源(yuan)。在(zai)該(gai)體(ti)係(xi)中(zhong)

，從(cong)超(chao)市(shi)買(mai)來(lai)的(de)軟(ruan)飲(yin)料(liao)可(ke)作(zuo)為(wei)燃(ran)料(liao)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)，僅(jin)僅(jin)1 mL飲料（價格低於1分錢）能使燃料電池在間歇工作下產能近一個月。下圖是該生物燃料電池從飲料中獲得能量的功率輸出示意圖（從左到有依次為：茶飲料、蔬菜汁、果汁和碳酸飲料）。

這種酶生物燃料電池所用的燃料（軟飲料）廉價並廣泛易得
，使用方便，電池構造簡單，為其作為低成本的“綠色”微型能源裝置提供了可能。