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生物在电化学方面应用的突破
点击次数:1194 发布时间:2014-01-14

       大家都知道,生物本身也是化学物质构成的,所以很多生命活动都是一系列的生物化学反应的进行。在20年代,一些科幻电影里面出现一种使用生物来发射能量弹的枪。zui近,美国麻省理工大学开发的以病毒为基础的电池,虽然不能证明“生物枪”会成为现实,不过至少能给锂电池生产厂家一个另辟蹊径机会。

       据了解,麻省理工学院的科学家们研发出一种新的病毒生物电池,其能量密度比目前开发的锂-空气电池高2到3倍,研究人员通过加入基因修饰的病毒来制备纳米线,以用作电池的电极之一,从而生产这些以病毒为基础的电池。这些病毒是对人体无害,但可以感染细菌的常见噬菌体,它们的加入增大了表面积,在电池充放电过程中,电化学反应发生在表面;增加循环次数,从而延长了电池潜在寿命。
 

       为了开发电池,研究人员制作了纳米线阵列,每根线约80纳米宽,使用一种叫做M13的转基因病毒制作。该病毒产生氧化锰,这是通常用于锂-空气电池的阴极材料。然而,与典型的锂—空气电池化学方法开发不同,病毒制造的电线,有粗糙,高低不平的表面,从而增加了表面积。


        这种表面积的增加不仅可以提高充电和放电的速率,而且创造了一个更加生态友好的制造工艺的电池设计。这是因为病毒基电池开发可在室温下以水为基础,而不需要像常规的电池制造方法一样需要高温处理和危险化学品。
 

       新电池可能更稳定,因为病毒自然产生三维交联的纳米线结构,而不是使用分离的纳米线。研究人员还在加工过程zui后一部分中加入少量的金属,如钯,这增加了纳米线的导电性,从而使催化反应进行充电和放电。通常情况下,需要更大量的纯的或高度浓缩的金属用于这个过程,这使得制造电池更加昂贵。

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