生物電池高考 新型生物電池原理圖

生物電池的主要特點(diǎn)，生物電池的分類(lèi)，生物電池的工作原理，什么是生物電池，它有哪些優(yōu)勢(shì)？生物電池的用途有哪些，生物電池的工作原理是什么？

本文導(dǎo)航

• 生物電池及其容量分析
• 生物能源電池有哪些
• 生物電池應(yīng)用
• 電池有哪三大類(lèi)化學(xué)電池
• 新型生物電池原理圖
• 生物電池是怎么回事

生物電池及其容量分析

與傳統(tǒng)的化學(xué)電池相比，生物電池具有操作上和功能上的優(yōu)勢(shì)。1、它將底物直接轉(zhuǎn)化為電能，保證了具有高的能量轉(zhuǎn)化效率。2、不同于現(xiàn)有的生物能處理，生物燃料電池能在常溫常壓甚至是低溫的環(huán)境條件下都能夠有效運(yùn)作，電池維護(hù)成本低，安全性強(qiáng)。3、生物燃料電池不需要進(jìn)行廢氣處理，因?yàn)樗a(chǎn)生的廢氣的主要組分是二氧化碳。4、生物燃料電池具有生物相容性，利用人體內(nèi)的葡萄糖和氧為原料的生物燃料電池可以直接植入人體5、在缺乏電力基礎(chǔ)設(shè)施的局部地區(qū)，生物燃料電池具有廣泛應(yīng)用的潛力。

生物能源電池有哪些

1、單步反應(yīng)型生物電池，指利用生物體內(nèi)的氧化還原物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)制成的生物電池。2、多步反應(yīng)型生物電池，指生物體外的氧化還原物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)制成的生物電池。3、細(xì)胞型生物電池，指生物體細(xì)胞外的氧化還原物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)制成的生物電池。它們的主要差別是反映場(chǎng)所不同。分別是“于生物體內(nèi)”，“于生物體外”以及“與生物體細(xì)胞外”。 1、微生物電池微生物電池由陽(yáng)極室和陰極室組成。有一個(gè)質(zhì)子交換膜將兩極室分開(kāi)?；痉磻?yīng)類(lèi)型分為四步：1) 在微生物的作用下，燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)釋放出電子。2)介體捕獲電子并將其運(yùn)送至陽(yáng)極。3) 電子經(jīng)外電路抵達(dá)陰極，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室。4)氧氣在陽(yáng)極接收電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)。陽(yáng)極反應(yīng)：C6H12O6+6H2O→6CO2+24H++24e陰極反應(yīng)：6O2+24H++24e-→12H2O2、酶電池酶電池通常使用葡萄糖作為反應(yīng)原料。反應(yīng)原理如下：葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOx）和輔酶的作用下失去電子被氧化成葡萄糖酸，電子由介體運(yùn)送至陽(yáng)極，在經(jīng)外電路到陰極。雙氧水得到電子，并在做過(guò)的氧化酶的作用下還原成水。陽(yáng)極反應(yīng)：葡萄糖→葡萄糖酸+2H++2e-陰極反應(yīng)：H2O2+2H++2e-→2H2O普遍使用的以葡萄糖為燃料的酶電池是模仿線(xiàn)粒體的反應(yīng)機(jī)構(gòu)而制成的，線(xiàn)粒體是以葡萄糖為燃料的酶電池的理想模型。

生物電池應(yīng)用

生物電池的陽(yáng)極由嗜糖酶和介質(zhì)組成，陰極由釋氧酶和介質(zhì)組成，兩極都有一層玻璃紙隔離膜。陽(yáng)極通過(guò)如下的酶氧化反應(yīng)從糖（葡萄糖）中分解出電子和氫離子：葡萄糖—>葡萄糖酸+ 2 H+ + 2e-氫離子通過(guò)隔離膜流到陰極，氫離子和電子與空氣中的氧結(jié)合，生成水：(1/2) O2 + 2 H+ + 2e- —> H2O通過(guò)這一電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，電子經(jīng)過(guò)外圍電路，產(chǎn)生了電。生物電池工作時(shí)，是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為容易進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的形式。有如下兩種方法：一是用酶氧化燃料，所得的酶反應(yīng)生成物再進(jìn)行電極反應(yīng)的方式（電子傳遞系統(tǒng)不配對(duì)的體系）二是用具有輔酶的酶來(lái)氧化燃料，使在燃料氧化過(guò)程中結(jié)合而還原的輔酶再在電極上進(jìn)行氧化的方式（電子傳遞系統(tǒng)配結(jié)的體系）。

電池有哪三大類(lèi)化學(xué)電池

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們利用樹(shù)葉、核桃殼、玉米芯、垃圾、鋸末等廢物為“燃料”，用來(lái)制造電池，這類(lèi)電池叫生物電池。和普通電池相比，生物電池有很多優(yōu)點(diǎn)，它不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，不放熱，不損壞電路板，成本低，而且沒(méi)有噪聲，不污染環(huán)境，也不易失火和爆炸。

現(xiàn)在，一些海上信號(hào)燈、航標(biāo)燈和海上無(wú)線(xiàn)電設(shè)備已經(jīng)使用由細(xì)菌、海水等有機(jī)物發(fā)電的生物電池。用生物電池作動(dòng)力的模型船，也已經(jīng)在大海中航行了。有人設(shè)想把整個(gè)海洋作為一個(gè)巨大的生物電池，在海洋上建立起電力工業(yè)基地。

還有人設(shè)想，將生物電池作為一種電力來(lái)源，在宇宙飛船上使用。大家知道，載人宇宙飛船在太空中航行時(shí)，宇航員生活在一個(gè)封閉的環(huán)境中，如果在飛船中設(shè)計(jì)建立一個(gè)物質(zhì)轉(zhuǎn)變的閉合循環(huán)系統(tǒng)，就可以將宇宙航行中代謝、排出的二氧化碳、尿、糞轉(zhuǎn)化成可以利用的氧氣、水和食物。要實(shí)現(xiàn)飛船內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)，生物電池是必不可少的。美國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，已在發(fā)射的“雙子星座”和“阿波羅”號(hào)宇宙飛船上使用了生物電池。生物電池釋放出電能，用于通信和控制宇宙飛船，使飛船內(nèi)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)。飛船沒(méi)有什么廢物可丟棄，就可以輕裝前進(jìn)，飛向神秘的太空深處。能發(fā)電的綠葉

植物的綠葉，被人們稱(chēng)為“綠色的工廠(chǎng)”。如果把植物的葉子做成切片，放在顯微鏡下觀(guān)察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)里面有許多葉肉細(xì)胞。有人稱(chēng)這些葉肉細(xì)胞為生產(chǎn)車(chē)間。每個(gè)細(xì)胞中含有20～100個(gè)綠色的小顆粒，這就是葉綠體。葉綠體在陽(yáng)光的照射下，不斷地利用空氣中的二氧化碳和土壤中的水，制造自己需要的養(yǎng)料，同時(shí)放出氧氣，這個(gè)過(guò)程叫光合作用。

葉子的光合作用，實(shí)際上是通過(guò)一系列電子傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果在電子傳遞過(guò)程中，將產(chǎn)生的電子取出，就可形成電流。既然葉綠體吸收了光，會(huì)放出電來(lái)，那么，能不能用葉綠體來(lái)發(fā)電呢?

科學(xué)家將從菠菜葉內(nèi)提取的葉綠體與卵磷脂混合，涂在透明的氧化錫結(jié)晶片上，用它作為正極安裝在透明電池中，在陽(yáng)光下就會(huì)產(chǎn)生電流。這種電池能將30%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，而目前普通太陽(yáng)能電池卻只有10%的能量轉(zhuǎn)換率?？茖W(xué)家認(rèn)為，葉綠體發(fā)電大有前途。一旦取得成功，人們只要在房子頂上覆蓋一層葉綠體，不管是晴天還是陰天，一年四季就都能利用太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電了。

新型生物電池原理圖

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們利用樹(shù)葉、核桃殼、玉米芯、垃圾、鋸末等廢物為“燃料”，用來(lái)制造電池，這類(lèi)電池叫生物電池。和普通電池相比，生物電池有很多優(yōu)點(diǎn)，它不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，不放熱，不損壞電路板，成本低，而且無(wú)噪聲，不污染環(huán)境，也不易失火和爆炸。

現(xiàn)在，一些海上信號(hào)燈、航標(biāo)燈和海上無(wú)線(xiàn)電設(shè)備已經(jīng)使用由細(xì)菌、海水等有機(jī)物發(fā)電的生物電池。用生物電池作動(dòng)力的模型船，也已經(jīng)在大海中航行了。有人設(shè)想把整個(gè)海洋作為一個(gè)巨大的生物電池，在海洋上建立起電力工業(yè)基地。

還有人設(shè)想，將生物電池作為一種電力來(lái)源，在宇宙飛船上使用。大家知道，載人宇宙飛船在太空中航行時(shí)，宇航員生活在一個(gè)封閉的環(huán)境中，如果在飛船中設(shè)計(jì)建立一個(gè)物質(zhì)轉(zhuǎn)變的閉合循環(huán)系統(tǒng)，就可以將宇宙航代謝排出的二氧化碳、尿、糞轉(zhuǎn)化成可以利用的氧氣、水和食物。要實(shí)現(xiàn)飛船內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)，生物電池是必不可少的。美國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，已在發(fā)射的“雙子星座”和“阿波羅”號(hào)宇宙飛船上使用了生物電池。生物電池放出電能，用來(lái)通信和控制宇宙飛船，使飛船內(nèi)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)。飛船沒(méi)有什么廢物可丟棄，就可以輕裝前進(jìn)，飛向神秘的太空深處。

生物電池是怎么回事

答：生物電池的原理：生物主要利用營(yíng)養(yǎng)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能來(lái)維持生命活動(dòng).這類(lèi)反應(yīng)主要涉及富含電子的物質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)物）轉(zhuǎn)變成含電子少的物質(zhì)（代謝產(chǎn)物）.如果一部分電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)可以用于電極反應(yīng),那么化學(xué)能就可以轉(zhuǎn)變成電能,因而就可以制造生物電池.主要就是這種反應(yīng)中的電子的轉(zhuǎn)移,從而產(chǎn)生了電能,產(chǎn)生電流的.生物催化劑在此反應(yīng)中是必不可少的.根據(jù)生物催化劑的來(lái)源,又可將生物電池分為酶電池和微生物電池兩種.將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為容易進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的形式,有如下兩種方法.用酶氧化燃料,所得的酶反應(yīng)生成物再進(jìn)行電極反應(yīng)的方式（電子傳遞系統(tǒng)不配對(duì)的體系）用具有輔酶的酶氧化燃料,使在燃料氧化過(guò)程中結(jié)合而還原的輔酶再在電極上進(jìn)行氧化的方式（電子傳遞系統(tǒng)配結(jié)的體系）.用葡萄糖為燃料的酶電池是模仿線(xiàn)粒體的反應(yīng)機(jī)構(gòu)而制成的,線(xiàn)粒體是以葡萄糖為燃料的酶電池的理想模型.