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生物电池

发布时间: 2021-08-06 13:16:38

A. 生物电池的工作原理是什么

答:生物电池的原理:生物主要利用营养物氧化产生的化学能来维持生命活动.这类反应主要涉及富含电子的物质(营养物)转变成含电子少的物质(代谢产物).如果一部分电子转移系统可以用于电极反应,那么化学能就可以转变成电能,因而就可以制造生物电池.主要就是这种反应中的电子的转移,从而产生了电能,产生电流的.生物催化剂在此反应中是必不可少的.根据生物催化剂的来源,又可将生物电池分为酶电池和微生物电池两种.将燃料的化学能转化为容易进行电化学反应的形式,有如下两种方法.用酶氧化燃料,所得的酶反应生成物再进行电极反应的方式(电子传递系统不配对的体系)用具有辅酶的酶氧化燃料,使在燃料氧化过程中结合而还原的辅酶再在电极上进行氧化的方式(电子传递系统配结的体系).用葡萄糖为燃料的酶电池是模仿线粒体的反应机构而制成的,线粒体是以葡萄糖为燃料的酶电池的理想模型.

B. 生物电池的用途有哪些

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,而且无噪声,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。生物电池放出电能,用来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。

C. 生物电池

生物电池(bio-fuel cells),是指将生物质能直接转化为电能的装置(生物质蕴涵的能量绝大部分来自于

生物电池
太阳能,是绿色植物和光合细菌通过光合作用转化而来的)。从原理上来讲,生物质能能够直接转化为电能主要是因为生物体内存在与能量代谢关系密切的氧化还原反应。这些氧化还原反应彼此影响,互相依存,形成网络,进行生物的能量代谢。

D. 生物电池的发展展望

在化石燃料日趋紧张、环境污染越来越严重的今天,生物燃料电池以其良好的性能向我们展示了一个美好的发展前景。但不可否认的是,由于技术条件的制约,生物燃料电池的研究利使用还处于不成熟阶段:电池的输出功率小、使用寿命短。例如美国得克萨斯大学亚当?海勒博士研制的葡萄生物电池能提供的功率仅为2.4微瓦,这说明要点燃一个小灯泡需要100万株葡萄,并且产电能每天都在衰减。即使是最新的技术,索尼公司开发的新型生物电池,4个立方体(每边边长3.9公分)串联而成的生物电池,仅产生了50mW(毫瓦)的电能。相对于同样大小的锂电池或干电池,生物电池所产生的电能过低。由此导致生物燃料电池的使用范围非常狭小,远没有达到全面推广的时期。
为生物电池能够更快地得到广泛应用,科学家们正在不断努力:
1、开发无介体生物燃料电池
有一类铁还原性微生物,由于其细胞膜上有丰富的细胞色素,表现出较强的电化学活性,在生物电池中能直接将电子转移至阳极而不需要借助任何介体。根据研究,Rhodoferax、ferrireler和Geobacter- aceae种群的微生物都具有这种功能,它们在电池内发生的反应可表示为:
C6H12O6+6H2O+24Fe→6CO2+24Fe+24H++24e-(铁作为催化剂)
无介体生物燃料电池的优点主要表现为有充足的空间,有利于提高电子转移的效率和速率。
2、加强对电极的修饰
学者Derek R.Lovely等用石墨毡和石墨制成的泡沫代替碳棒作为电池的阳极,研究发现电池的电能输出大大增加,约为原来的三倍。说明增大电极的表面积可以增大吸附在电极表面的微生物和酶的密度,从而增加电量的输出。Zhen He等在微生物燃料电池中用微生物来修饰阴极,加快了氧气的还原反应速率,极大地提高了电池输出的电流密度。
3、选择合适的质子交换膜
质子交换膜能够有效地维持电池两极室内酸碱度的平衡,保证电池反应的正常进行。Liu和Logan在电池的设计中取消了质子交换膜,结果发现电池的库仑输出效率由55%降到了2%;Min et al研究发现如果氧气由阴极室进入阳极室,电池的库仑输出效率会从55%降至19%这说明质子交换膜的质量好坏关系到生物燃料电池的性能,选择合适的质子交换膜,增强质子的穿透性而降低氧气的扩散成为了生物燃料电池开发中的一个重要环节。
4、开发光化学生物燃料电池
利用光合细菌或藻类吸收太阳光,并将其转化成电能的装置称为光化学生物燃料电池。科学家曾设计出这样的一种电池:用石墨作阳极,阳极室由有项圈藻和可溶性奎宁介体;阴极也为石墨电极,电解质溶液为铁氰化钾。把这种电池先放在阳光下光照10小时,然后在黑暗的环境中放置10小时,发现可产生1mA的电流(外电路电阻为500Ω),只不过光子转化成电子的效率只有0.2%。后来人们又用Synechococcus细菌来代替项圈藻,发现转化率可提高到3.3%。

E. 生物电池都可以用什么生活用品来做

不是用生活用品,一般是用水果或蔬菜。
柠檬、橙、苹果、梨、菠萝等水果,西红柿、土豆等蔬菜都是可以。
铜片和锌片,分别用作正极和负极。或者干脆使用硬币代替,5毛钱硬币代替铜片,1毛钱硬币代替锌片。多根两头带有夹子的导线、电压表、低电压驱动的发光二极管、一把小刀、几片磨砂纸。
用小刀在一个西红柿(以西红柿为例)上切两道小口子,再把一个铜片、一个锌片竖直插入,各用一根导线上的夹子夹住铜片、锌片;接入电压表,铜片上导线的另一头夹住电压表正极,锌片上导线的另一头夹住负极;电压表上的指针指向了0.6,说明这个西红柿电池形成了0.6伏的电压。
三个西红柿都这样插好,用导线把每个水果的正极(铜片)和负极(锌片)之间串联起来。拿一个发光二极管,开头那个西红柿上的正极(铜片)连接二极管的正极,收尾那个西红柿上的负极(锌片)连接二极管的负极,二极管开始发光。
把西红柿分别换成菠萝、橙、土豆,也可以得到不同电压的生物电池,也都能使二极管发光。

F. 为什么称为生物电池

科学家曾经做了这样一个实验:把酵母和葡萄糖的混合液放在装有半透膜壁的容器里,将这个容器浸在另一个较大的容器中,较大的容器中盛有纯葡萄糖溶液,其中有溶解的氧气。在两个容器中都插入铂电极,连接两个电极便得到了电流,这说明在微生物分解有机化合物的时候,就有电能随之释放出来。

根据这个原理制造出来的电池叫生物电池。生物电池比电化学电池有许多优点:生物电池工作时不发热,不损坏电极,不但可以节约大量金属,而且寿命比电化学电池长得多。

目前,生物电池作为电源,已试用于信号灯、航标和无线电设备,其中有的虽然经过长期使用,效果仍然像刚开始那样。有一种用细菌、海水和有机质制造的生物电池,用做无线电发报机的电源,它的工作距离已达到10千米,用生物电池做动力的模型船也已在海上游弋。

从生物电池的工作原理,科学家们想到了海洋,从而使一望无际的海洋,又变成了一个巨大的天然生物电池。

海洋是生命的摇篮。在海洋的表层,阳光透入浅海,生长着许许多多的单细胞藻类:绿藻、褐藻、红藻等等,它们从海水中吸取了二氧化碳和盐类,在阳光下进行着光合作用,形成有营养的碳水化合物,同时放出氧,在海水中形成过多的带负电的氢氧离子。

海洋的底层是海洋动植物残骸的集聚地,也是河流从陆地带来丰富有机质的沉积场所。在黑暗缺氧的环境下,细菌分解着这些海底沉积物中的动植物残体和有机质,形成了多余的带正电的氢离子,于是海洋表层和底层的电位差产生了。实际上这是一个天然的巨大的生物电池。为此,科学家提出了在海洋上建立天然生物电站的设想,充分利用海洋表层水和海洋底层水的电位差产生电流。可以预料,随着科学技术的发展,未来人们将会在海洋上建起大型的天然生物电站,以便从海洋中取得大量电能。

G. 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。

H. 如何用苹果制作生物电池

所需材料:铁钉、水果刀、万用表。

1、首先准备一个用来制作生物电池的水果。

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