新型生物燃料电池

环境的日益恶化使得人们越来越观测自身的健康,可穿戴生物医疗设备可实时检测人体生理参数(例如心率和血压等),从而获得医疗保健企业在其研发方面的巨大投入。虽然前景很诱人,但是可穿戴医疗设备的发展却一直受限于可持续电源的开发。近期已有许多科学家们致力于研究使用具有柔性的超薄印刷薄膜电池作为人体的合适可穿戴电源。然而,利用人体自身物质供应电能的电源设备研究却一直没有获得实质性突破。有趣的是,最近来自美国加州大学圣地亚哥分校(University of California, San casino pa natet Diego)的Wang教授及其研究团队在Angewandte Chemie发表文章,介绍了一种可利用人体排出的汗液获得电能的表皮生物燃料电池

酶活生物燃料电池可在正常生理条件下,利用特定的化合物及其代谢物(如葡萄糖,乙醇等)的生物催化反应而产生电能。虽然可植入体内的葡萄糖生物燃料电池已经在一些小动物身上已取得了良好的效果,然而从人体获得电能的生物燃料电池却一直没有取得显著性的进展。

为了填补这方面研究的空白,Wang教授创新性地提出可通过该团队开发的表皮电化学传感器,收集并利用人体汗液中的乳酸盐,并在乳酸盐酶(lactate oxidase, buy non prescription viagra online casino online casino online LOx)的催化下产生电能。

作者所设计的生物燃料电池的主体由“UC”两个字母组成(见示意图),UC代表了作者所在的大学,University California。其中,U为该电池的阳极,在乳酸盐氧化酶的作用下乳酸盐脱下2个电子变成丙酮酸盐,而阴极的O2接受电子形成H2O。实验证明了该电池对乳酸盐具有高效的催化活力,当乳酸盐浓度为8 mM时,其能量密度能达到25 mW cm-2从;当乳酸盐浓度提到到14及20 mM时,其能量密度可高达到34或44 mWcm-2

有趣的是,作者还招募了一些志愿者进行测试,发现根据志愿者的运动和出汗程度,不同个体佩戴电池所产生的能量也有很大不同,可从5到70 mW cm-2不等。虽然目前该生物燃料电池还无法做到稳定的能量输出,但或许正如文章中提到的“没有汗水,在线扑克 就没有收获”(No sweat, no gain),我们想利用自身多发电的同时,也需要付出更多的汗水。

About 陈 泽昆

就读于厦门大学,药学院,化学生物学专业