1.什么是生物电池
生物电池是将生物分解过程之中的带电现象进行能量转换的电池,一般由细菌组成。目前某些海上信号灯、航标灯和海上无线电设备已经使用上了由细菌、海水等有机物发电的生物电池。
2.生物电池特点
与传统的化学电池相比,生物电池的特点如下:
(1)它将底物直接转化为电能,保证了具有高的能量转化效率。
(2)不同于现有的生物能处理,生物燃料电池能在常温常压甚至是低温的环境条件下都能够有效运作,电池维护成本低,安全性强。
(3)生物燃料电池不需要进行废气处理,因为它所产生的废气的主要组分是二氧化碳。
(4)生物燃料电池具有生物相容性,利用人体内的葡萄糖和氧为原料的生物燃料电池可以直接植入人体
(5)在缺乏电力基础设施的局部地区,生物燃料电池具有广泛应用的潜力。
3.生物电池的种类
按场所的不同
(1)单步反应型生物电池,指利用生物体内的氧化还原物质发生氧化还原反应制成的生物电池。
(2)多步反应型生物电池,指生物体外的氧化还原物质发生氧化还原反应制成的生物电池。
(3)细胞型生物电池,指生物体细胞外的氧化还原物质发生氧化还原反应制成的生物电池。
它们的主要差别是反映场所不同。分别是于生物体内、于生物体外以及于生物体细胞外 。
按催化剂的来源
(1)微生物电池
微生物电池由阳极室和阴极室组成。有一个质子交换膜将两极室分开。基本反应类型分为四步:
1) 在微生物的作用下,燃料发生氧化反应,同时释放出电子。
2)介体捕获电子并将其运送至阳极。
3) 电子经外电路抵达阴极,质子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
4)氧气在阳极接收电子,发生氧化还原反应。
阳极反应:C6H12O6+6H2O 6CO2+24H++24e
阴极反应:6O2+24H++24e-12H2O
(2)酶电池
酶电池通常使用葡萄糖作为反应原料。反应原理如下:
葡萄糖在葡萄糖氧化酶(GOx)和辅酶的作用下失去电子被氧化成葡萄糖酸,电子由介体运送至阳极,在经外电路到阴极。双氧水得到电子,并在做过的氧化酶的作用下还原成水。
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