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有趣的生物电池
作者：颜士州
来源：《发明与创新(学生版)》2008年第04期
生物能够产生电，早已是众所周知的常识了。很久以前，科万尼就发现了青蛙的肌肉和神经里有电。有些鱼类甚至产生使人致命的高压电，如非洲的鲶鱼发电电压为350伏左右，电鳗则为500伏。
就是我们人类本身，体内也有微弱的电，心脏能够产生1毫伏左右的电压，人脑也会产生电脉冲。医学中的脑电图就是纪录脑发出的电……
但是，如何将某些生物电利用起来，让它作为一种新的能源，却是一个比较困难、但又很有趣味的研究课题，它已成为各国科学家所关注的问题之一。
1962年，轰动美国科学界的事情终于发生了。以F·斯勒为首的一批科学家研制了一部无线电发报机，播程为15英里，而这台发报机的电源却是由一些细菌构成的生物电池。从此以后，各国纷纷对生物电池开始了研究和制作。
变废为宝
我们知道，一般常用的普通电池是由锌作为负极，碳作为正极，并把它们浸在电解溶液中。电解液是酸类，在腐蚀锌电极时，就像在烧灼锌片，能量便以电的形式发出，于是电子就在联接正极和负极的导线中流动，形成了放电。生物电池则不同，它是一种“燃料”电池，其中起主要作用的是一些微生物(细菌)，而以有机物质作为燃料。在生物电池中，这些微生物在分解有机物时，不是放出热量，而是由物质的氢中取得电子，释放电能，于是产生电流；而电能释放的数量直接与发酵温度、有机质的浓度和活细菌的数量有关。
那么，这种生物电池是用哪些材料作燃料的呢?玉米棒芯、胡桃壳、锯末、树叶、生活垃圾、工业废渣，甚至污水，都能用来制成生物电池。正因为生物电池可利用很廉价的原料，或是令人“讨厌”的垃圾，所以对于解决能源危机，处理工业废渣和污染，生物电池的广泛应用确是一条新的途径。
大有可为
生物电池由于在工作时不会损坏电极，维护简单，工作可靠。成本较低。不但可节约大量的金属，而且寿命也比一般的化学电池长。据记载，有的虽然经过长期使用，却仍像刚开始时那样有效，因此它的应用是广泛的。目前，不少国家已经用生物电池作为电源应用于收音机、航标、信号灯、太空船以及其他无线电设备等。
特别值得一提的是：在近几年的载人太空飞船中生活系统是一个除了太阳光外，其他东西既不会增加，也不会减少的密封系统。因此，空气、水和其他物质乃至人的排泄物都要得到一次又一次的反复利用，而生物电池正是在这种生态循环中能够发挥其巨大作用的。
由于太阳光的照射，光合作用转换器里的藻类把人体排出的二氧化碳和一部分水转换成可供食用的碳水化合物，并放出氧气。另外，氧和人体排泄出的尿液又作了生物电池的“燃料”。生物电池一方面可提供电能给通信设备和控制设备使用，另一方面也输出供饮用的新鲜水和作为空气成分供呼吸用的氧气。宇宙飞行员呼出的二氧化碳、排泄出的废物和尿液再供给光合作用转换器和生物电池……结果太阳光就成了整个飞船所用的电能和人体消耗的各种能量的供应者。