
研究人员对生物库,能够利用共同生物学过程的设备负责发电。大多数生物植物无法产生大量功率,但是研究人员最近开发了一种原型版本,该版本具有比当今便携式电子设备(包括智能手机)中通常发现的电池更轻和更强大的潜力。
在体内,糖在称为代谢的过程中转化为能量,该过程将糖分解为二氧化碳和水,同时释放电子。生物植物通过捕获糖分解中产生的电子,并使用人体使用相同的工具来产生能量。由于生物室使用基于生物学的材料,因此它们是可再生和无毒的,使其成为需要金属和化学物质运行的传统电池的有吸引力的替代品。
布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学的研究人员Percival Zhang和Zhiguang Zhu设计了一种新的生物室,其每重量的产量大于大多数电子产品中使用的典型锂离子电池。他们上个月在《期刊》上在线描述了这项研究自然通讯。
新的生物植物将糖完全转化为能量,这意味着比以前的生物库更多的功率输出,并且电池电量比普通的锂离子电池更大。
朱说:“例如,通过使用锂离子电池,您的手机只能持续一天,但是将来它将用糖作为燃料……然后手机可以持续10天。”
通过使用新型酶系统,新的生物库来提高其效率,这些酶是有助于发生反应的蛋白质。该系统使用两种活性酶从糖中解放了两对电子,而其他10种酶有助于重置生物库中的反应。反应重置后,活性酶释放了另一个四重奏的电子。六个循环后,生物室将所有结合在糖分子中的能量以及二氧化碳和水。
以前的生物室只能提取新生物库的能量的六分之一,因为它们没有使用非活性酶进行回收。通过每糖提取更多的电子,糖的有效“能量密度”增加了。
该生物库的主要优点之一是,尽管循环可以将糖完全转化为能量,但它使用的酶比人体少,从而使其更健壮。
雪莉·梅特尔(Shelley Minteer)是盐湖城犹他大学的生物库专家,他不参与这项工作,他喜欢该团队能够开发一个酶周期,也称为酶途径,它使用的酶比人体少。
Minteer说:“将所有电子删除真的很重要,而不仅仅是将所有电子淘汰。”她补充说,使用最少的酶提取所有电子很重要。
凭借新的回收酶系统,张和他的团队就做到了这一点。 “我认为这是一条伟大的[酶]途径,” Minteer指出。
尽管新的酶系统标志着生物库的重要一步,但该技术在销售销售之前仍然存在一些障碍。
朱解释说:“到目前为止,我们面前还有两个挑战。”
他说,在电池的当前未优化形式中,对于许多设备而言,功率输出仍然太低,并且电池的寿命仍然太短,因为它尚未得到充电。
但是,正如Minteer所指出的那样,这些挑战更多地“在工程方面”。 Zhu和Zhang同意并期望在Zhang的初创公司(无细胞生物报明)中解决这些问题。
内部科学新闻服务得到美国物理研究所的支持。艾米丽·刘易斯(Emily Lewis)是马萨诸塞州波士顿的一位科学作家。