生物燃料电池利用昆虫化学能发电

据fuelcellsworks网站报道：美国凯斯西储大学发现昆虫体内的化学物质可以用于发电，这为实现传感器和记录装置的供电乃至对昆虫的控制提供了可能。该研究成果发表在美国化学学会的在线期刊上。

该研究得到了美国国家科学基金会的资助。研究者致力于研究植入式生物燃料电池，通过阳极的酶将化学能转化为电能。其中一种酶将海藻糖分解为更简单的单糖，而另一种酶使单糖氧化并释放出电子。而后电子流向阴极并产生电流，氧气则获得电子发生还原反应生成水。

在使用海藻糖溶液对该电池系统进行测试后，电极被植入一只雌性蟑螂腹部的血窦中，研究人员发现蟑螂不会受到长期的损害，这说明该燃料电池系统适于长时间使用。

研究使用稳压器测量燃料电池的输出，在0.2V下，电池的最高功率密度达到了100微瓦/平方厘米，而最大电流密度为450微安/平方厘米。

该研究原本预计持续五年，但由于海藻糖酶难以制备，研究曾经停滞一年。最后使用了化学合成的海藻糖酶基因生成表达质粒——这是一种从染色体中分离的DNA分子——并利用大肠杆菌实现大批量纯化酶的生产。这种方法取得了成功。

研究人员正采取多种措施以推动该技术的发展，如燃料电池微型化，将设备完全植入昆虫体内而不影响其正常活动；此外还合作开发可以在昆虫体内长时间工作的材料和能耗更小的信号发送器，以及为系统增加轻型可充电电池等。