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生物電池

發布時間: 2021-08-06 13:16:38

A. 生物電池的工作原理是什麼

答:生物電池的原理:生物主要利用營養物氧化產生的化學能來維持生命活動.這類反應主要涉及富含電子的物質(營養物)轉變成含電子少的物質(代謝產物).如果一部分電子轉移系統可以用於電極反應,那麼化學能就可以轉變成電能,因而就可以製造生物電池.主要就是這種反應中的電子的轉移,從而產生了電能,產生電流的.生物催化劑在此反應中是必不可少的.根據生物催化劑的來源,又可將生物電池分為酶電池和微生物電池兩種.將燃料的化學能轉化為容易進行電化學反應的形式,有如下兩種方法.用酶氧化燃料,所得的酶反應生成物再進行電極反應的方式(電子傳遞系統不配對的體系)用具有輔酶的酶氧化燃料,使在燃料氧化過程中結合而還原的輔酶再在電極上進行氧化的方式(電子傳遞系統配結的體系).用葡萄糖為燃料的酶電池是模仿線粒體的反應機構而製成的,線粒體是以葡萄糖為燃料的酶電池的理想模型.

B. 生物電池的用途有哪些

隨著科學技術的發展,人們利用樹葉、核桃殼、玉米芯、垃圾、鋸末等廢物為「燃料」,用來製造電池,這類電池叫生物電池。和普通電池相比,生物電池有很多優點,它不僅結構簡單,工作可靠,不放熱,不損壞電路板,成本低,而且無雜訊,不污染環境,也不易失火和爆炸。

現在,一些海上信號燈、航標燈和海上無線電設備已經使用由細菌、海水等有機物發電的生物電池。用生物電池作動力的模型船,也已經在大海中航行了。有人設想把整個海洋作為一個巨大的生物電池,在海洋上建立起電力工業基地。

還有人設想,將生物電池作為一種電力來源,在宇宙飛船上使用。大家知道,載人宇宙飛船在太空中航行時,宇航員生活在一個封閉的環境中,如果在飛船中設計建立一個物質轉變的閉合循環系統,就可以將宇宙航代謝排出的二氧化碳、尿、糞轉化成可以利用的氧氣、水和食物。要實現飛船內的物質循環,生物電池是必不可少的。美國科學家經過實驗,已在發射的「雙子星座」和「阿波羅」號宇宙飛船上使用了生物電池。生物電池放出電能,用來通信和控制宇宙飛船,使飛船內實現物質循環。飛船沒有什麼廢物可丟棄,就可以輕裝前進,飛向神秘的太空深處。

C. 生物電池

生物電池(bio-fuel cells),是指將生物質能直接轉化為電能的裝置(生物質蘊涵的能量絕大部分來自於

生物電池
太陽能,是綠色植物和光合細菌通過光合作用轉化而來的)。從原理上來講,生物質能能夠直接轉化為電能主要是因為生物體內存在與能量代謝關系密切的氧化還原反應。這些氧化還原反應彼此影響,互相依存,形成網路,進行生物的能量代謝。

D. 生物電池的發展展望

在化石燃料日趨緊張、環境污染越來越嚴重的今天,生物燃料電池以其良好的性能向我們展示了一個美好的發展前景。但不可否認的是,由於技術條件的制約,生物燃料電池的研究利使用還處於不成熟階段:電池的輸出功率小、使用壽命短。例如美國得克薩斯大學亞當?海勒博士研製的葡萄生物電池能提供的功率僅為2.4微瓦,這說明要點燃一個小燈泡需要100萬株葡萄,並且產電能每天都在衰減。即使是最新的技術,索尼公司開發的新型生物電池,4個立方體(每邊邊長3.9公分)串聯而成的生物電池,僅產生了50mW(毫瓦)的電能。相對於同樣大小的鋰電池或干電池,生物電池所產生的電能過低。由此導致生物燃料電池的使用范圍非常狹小,遠沒有達到全面推廣的時期。
為生物電池能夠更快地得到廣泛應用,科學家們正在不斷努力:
1、開發無介體生物燃料電池
有一類鐵還原性微生物,由於其細胞膜上有豐富的細胞色素,表現出較強的電化學活性,在生物電池中能直接將電子轉移至陽極而不需要藉助任何介體。根據研究,Rhodoferax、ferrireler和Geobacter- aceae種群的微生物都具有這種功能,它們在電池內發生的反應可表示為:
C6H12O6+6H2O+24Fe→6CO2+24Fe+24H++24e-(鐵作為催化劑)
無介體生物燃料電池的優點主要表現為有充足的空間,有利於提高電子轉移的效率和速率。
2、加強對電極的修飾
學者Derek R.Lovely等用石墨氈和石墨製成的泡沫代替碳棒作為電池的陽極,研究發現電池的電能輸出大大增加,約為原來的三倍。說明增大電極的表面積可以增大吸附在電極表面的微生物和酶的密度,從而增加電量的輸出。Zhen He等在微生物燃料電池中用微生物來修飾陰極,加快了氧氣的還原反應速率,極大地提高了電池輸出的電流密度。
3、選擇合適的質子交換膜
質子交換膜能夠有效地維持電池兩極室內酸鹼度的平衡,保證電池反應的正常進行。Liu和Logan在電池的設計中取消了質子交換膜,結果發現電池的庫侖輸出效率由55%降到了2%;Min et al研究發現如果氧氣由陰極室進入陽極室,電池的庫侖輸出效率會從55%降至19%這說明質子交換膜的質量好壞關繫到生物燃料電池的性能,選擇合適的質子交換膜,增強質子的穿透性而降低氧氣的擴散成為了生物燃料電池開發中的一個重要環節。
4、開發光化學生物燃料電池
利用光合細菌或藻類吸收太陽光,並將其轉化成電能的裝置稱為光化學生物燃料電池。科學家曾設計出這樣的一種電池:用石墨作陽極,陽極室由有項圈藻和可溶性奎寧介體;陰極也為石墨電極,電解質溶液為鐵氰化鉀。把這種電池先放在陽光下光照10小時,然後在黑暗的環境中放置10小時,發現可產生1mA的電流(外電路電阻為500Ω),只不過光子轉化成電子的效率只有0.2%。後來人們又用Synechococcus細菌來代替項圈藻,發現轉化率可提高到3.3%。

E. 生物電池都可以用什麼生活用品來做

不是用生活用品,一般是用水果或蔬菜。
檸檬、橙、蘋果、梨、菠蘿等水果,西紅柿、土豆等蔬菜都是可以。
銅片和鋅片,分別用作正極和負極。或者乾脆使用硬幣代替,5毛錢硬幣代替銅片,1毛錢硬幣代替鋅片。多根兩頭帶有夾子的導線、電壓表、低電壓驅動的發光二極體、一把小刀、幾片磨砂紙。
用小刀在一個西紅柿(以西紅柿為例)上切兩道小口子,再把一個銅片、一個鋅片豎直插入,各用一根導線上的夾子夾住銅片、鋅片;接入電壓表,銅片上導線的另一頭夾住電壓表正極,鋅片上導線的另一頭夾住負極;電壓表上的指針指向了0.6,說明這個西紅柿電池形成了0.6伏的電壓。
三個西紅柿都這樣插好,用導線把每個水果的正極(銅片)和負極(鋅片)之間串聯起來。拿一個發光二極體,開頭那個西紅柿上的正極(銅片)連接二極體的正極,收尾那個西紅柿上的負極(鋅片)連接二極體的負極,二極體開始發光。
把西紅柿分別換成菠蘿、橙、土豆,也可以得到不同電壓的生物電池,也都能使二極體發光。

F. 為什麼稱為生物電池

科學家曾經做了這樣一個實驗:把酵母和葡萄糖的混合液放在裝有半透膜壁的容器里,將這個容器浸在另一個較大的容器中,較大的容器中盛有純葡萄糖溶液,其中有溶解的氧氣。在兩個容器中都插入鉑電極,連接兩個電極便得到了電流,這說明在微生物分解有機化合物的時候,就有電能隨之釋放出來。

根據這個原理製造出來的電池叫生物電池。生物電池比電化學電池有許多優點:生物電池工作時不發熱,不損壞電極,不但可以節約大量金屬,而且壽命比電化學電池長得多。

目前,生物電池作為電源,已試用於信號燈、航標和無線電設備,其中有的雖然經過長期使用,效果仍然像剛開始那樣。有一種用細菌、海水和有機質製造的生物電池,用做無線電發報機的電源,它的工作距離已達到10千米,用生物電池做動力的模型船也已在海上游弋。

從生物電池的工作原理,科學家們想到了海洋,從而使一望無際的海洋,又變成了一個巨大的天然生物電池。

海洋是生命的搖籃。在海洋的表層,陽光透入淺海,生長著許許多多的單細胞藻類:綠藻、褐藻、紅藻等等,它們從海水中吸取了二氧化碳和鹽類,在陽光下進行著光合作用,形成有營養的碳水化合物,同時放出氧,在海水中形成過多的帶負電的氫氧離子。

海洋的底層是海洋動植物殘骸的集聚地,也是河流從陸地帶來豐富有機質的沉積場所。在黑暗缺氧的環境下,細菌分解著這些海底沉積物中的動植物殘體和有機質,形成了多餘的帶正電的氫離子,於是海洋表層和底層的電位差產生了。實際上這是一個天然的巨大的生物電池。為此,科學家提出了在海洋上建立天然生物電站的設想,充分利用海洋表層水和海洋底層水的電位差產生電流。可以預料,隨著科學技術的發展,未來人們將會在海洋上建起大型的天然生物電站,以便從海洋中取得大量電能。

G. 什麼是生物電池,它有哪些優勢

隨著科學技術的發展,人們利用樹葉、核桃殼、玉米芯、垃圾、鋸末等廢物為「燃料」,用來製造電池,這類電池叫生物電池。和普通電池相比,生物電池有很多優點,它不僅結構簡單,工作可靠,不放熱,不損壞電路板,成本低,而且沒有雜訊,不污染環境,也不易失火和爆炸。

現在,一些海上信號燈、航標燈和海上無線電設備已經使用由細菌、海水等有機物發電的生物電池。用生物電池作動力的模型船,也已經在大海中航行了。有人設想把整個海洋作為一個巨大的生物電池,在海洋上建立起電力工業基地。

還有人設想,將生物電池作為一種電力來源,在宇宙飛船上使用。大家知道,載人宇宙飛船在太空中航行時,宇航員生活在一個封閉的環境中,如果在飛船中設計建立一個物質轉變的閉合循環系統,就可以將宇宙航行中代謝、排出的二氧化碳、尿、糞轉化成可以利用的氧氣、水和食物。要實現飛船內的物質循環,生物電池是必不可少的。美國科學家經過實驗,已在發射的「雙子星座」和「阿波羅」號宇宙飛船上使用了生物電池。生物電池釋放出電能,用於通信和控制宇宙飛船,使飛船內實現物質循環。飛船沒有什麼廢物可丟棄,就可以輕裝前進,飛向神秘的太空深處。能發電的綠葉

植物的綠葉,被人們稱為「綠色的工廠」。如果把植物的葉子做成切片,放在顯微鏡下觀察,就會發現裡面有許多葉肉細胞。有人稱這些葉肉細胞為生產車間。每個細胞中含有20~100個綠色的小顆粒,這就是葉綠體。葉綠體在陽光的照射下,不斷地利用空氣中的二氧化碳和土壤中的水,製造自己需要的養料,同時放出氧氣,這個過程叫光合作用。

葉子的光合作用,實際上是通過一系列電子傳遞來實現的。如果在電子傳遞過程中,將產生的電子取出,就可形成電流。既然葉綠體吸收了光,會放出電來,那麼,能不能用葉綠體來發電呢?

科學家將從菠菜葉內提取的葉綠體與卵磷脂混合,塗在透明的氧化錫結晶片上,用它作為正極安裝在透明電池中,在陽光下就會產生電流。這種電池能將30%的太陽能轉換成電能,而目前普通太陽能電池卻只有10%的能量轉換率。科學家認為,葉綠體發電大有前途。一旦取得成功,人們只要在房子頂上覆蓋一層葉綠體,不管是晴天還是陰天,一年四季就都能利用太陽能來發電了。

H. 如何用蘋果製作生物電池

所需材料:鐵釘、水果刀、萬用表。

1、首先准備一個用來製作生物電池的水果。

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