高能電池愛“吃糖”

　　我們都知道，糖能為人體提供能量。但鮮為人知的是，糖也能為電池提供能量。近日，美國弗吉尼亞理工大學的研究小組開發出一種電池，以糖為能源提供電力，有望替代傳統電池成為一種高效廉價、可充電且可生物降解的電池。

　　用糖作電池的燃料其實不是新鮮事兒。早在大約10年前，就有科學家稱研制出了將糖類分子轉化為電能的生物能電池。而近期發明的這種高能糖電池的能量密度更大、造價更低也更環保，且可以通過充電反復使用。

　　電池的性能可用能量密度來衡量。能量密度是指在一定空間或質量的物質中儲存能量的大小。電池的能量密度就是電池的平均單位體積或質量所釋放出的電能。高能糖電池的發明者、弗吉尼亞理工大學副教授帕西瓦爾·張說，他們的糖電池能量密度比以往高出一個數量級，在充電之前運行的時間也更長，性能甚至可以超過目前普遍運用在手機、電腦等電子產品上的鋰電池。

　　糖是如何轉化為電能的呢？簡言之，處在電池正極的?將糖分解，釋放出電子和氫離子，負極則通過獲取空氣中的氧氣，在催化劑的作用下，與釋放出的氫離子發生反應生成水，而電子在兩極間移動便產生了電流。在這個過程中，能夠分解糖的?，與能夠穩步釋放電流的催化劑是必不可少的。高能糖電池利用了一系列人工合成的?，通過人工構造的一種合成?路徑，就能從糖裡獲取所有的電荷勢能，在一個小小的?燃料電池中生成電流。

　　傳統電池通常是用昂貴的鉑金屬作催化劑，而高能糖電池用的是低成本的生物催化?。通過一種?流注，糖溶液中的所有電荷能夠緩慢地、一步步地被釋放出來。有了這些條件，糖電池就可以順利工作了。

　　目前常用的電池中含有大量的重金屬和電解質溶液，使用后如果不加以合理地回收處理，有可能污染水源和土壤，對人類的生存環境產生巨大危害。而高能糖電池不僅原料價格低廉、隨處可見，還比傳統的電池更加環保。它的原料主要是由澱粉部分水解而成的麥芽糊精，副產品是水，原料耗盡后隻需向電池裡重新注入糖即可繼續使用，制造這種電池的?和燃料還能進行生物降解。預計3年后，這種糖電池將能為手機、平板電腦、視頻游戲機等大量電子器材供電。

　　從“如何讓生活更加便利”到“如何讓生活更加環保”的轉變，體現了人類科技發展的新思路。帕西瓦爾·張表示，糖是自然界中完美的儲能化合物，我們設法利用它的自然力量，以環境友好的方式來制作電池，是順理成章的事情。雖然這種高能糖電池從實驗室順利過渡到商業化生產還面臨著一系列挑戰，但是，糖電池所代表的生物能電池的廣闊發展前景，無疑令人興奮和期待。