生物電池可以用來為手機充電器提供電能
北京時間3月28日消息，據(jù)國外媒體報道，用細菌制成的電池很快將會為我們的電子產(chǎn)品提供電能?？茖W家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以把細菌體表蛋白生成的能量收集起來，作為電能。這項重大突破將會導致由細菌產(chǎn)生的清潔電流，或稱“生物電池(bio batteries)”誕生。
該研究成果發(fā)表美國《國家科學院院刊》（PNAS）上，它顯示，細菌接觸到金屬或者是礦物質(zhì)時，它們體內(nèi)的化學物質(zhì)就會生成電流，并通過細胞膜流出體外。這意味著可以把細菌直接“束縛”到電極上，這一發(fā)現(xiàn)表明我們又向成功制出高效微生物燃料電池邁進了一大步。研究人員制成海洋細菌希瓦氏菌的合成版本，他們僅采用了被認為是這種細菌用來把電子從巖石上轉(zhuǎn)移到體內(nèi)的蛋白。然后他們把這些蛋白質(zhì)嵌入到一層層泡囊中，這些是微小的油脂(脂肪)囊，例如組成細菌膜的那些物質(zhì)。隨后他們對電子在細菌體內(nèi)的給電子體和體外用來提供礦物質(zhì)的一塊金屬之間的傳輸情況進行檢測。
英國東安格利亞大學的生物學家湯姆-克拉克博士說：“我們知道細菌能轉(zhuǎn)移金屬和礦物質(zhì)里的電子，這種互動主要取決于細菌體表的特殊蛋白。但是目前我們還不清楚，這些蛋白是直接還是間接通過環(huán)境中一種我們不知道的介質(zhì)做到這些的。我們的研究顯示，這些蛋白質(zhì)能夠直接‘接觸’礦物質(zhì)表面，并產(chǎn)生電流，這表明細菌可能是依附在金屬或者礦物質(zhì)表面，通過它們的細胞膜傳導電流的。事實上這是我們第一次觀測到細菌細胞膜的組成成分是如何與不同物質(zhì)發(fā)生互動的，并首次了解了金屬和礦物質(zhì)在細胞表面發(fā)生的互動存在多大差異。這些細菌展現(xiàn)出作為微生物燃料電池的巨大潛能，它們可以通過分解家庭或者農(nóng)業(yè)廢料產(chǎn)生電流。”
克拉克說：“另一種可能性是把這些細菌當作電極表面的微型工廠，電極通過這些蛋白質(zhì)提供的電能促使細胞內(nèi)發(fā)生化學反應?？茖W家已經(jīng)清楚，細菌會對礦物質(zhì)和金屬產(chǎn)生影響，但這是首次證實它們可以直接釋放電流。在這方面可能有其他種類的細菌比我們當前采用的細菌做得更加出色。未來的生物電池將在沒有太陽能的黑暗環(huán)境下特別實用，這是因為它們能在震后的偏遠地區(qū)或者是海洋深處持續(xù)工作。”
美國太平洋西北國家實驗室的生物化學家、研究人員史梁(Liang Shi)說：“我們研制了一種獨特系統(tǒng)，這樣我們就能模擬細胞內(nèi)發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移過程。我們測量的電子轉(zhuǎn)移率快的令人難以置信，這種速度足以支持細菌的呼吸作用。”更為重要的是，這一發(fā)現(xiàn)還有助于我們了解碳是如何在大氣層、陸地和海洋之間循環(huán)的。史梁說：“當有機物通過化學反應致使鐵減少時，會釋放出二氧化碳和水。而把鐵作為一個能量源時，細菌會把二氧化碳組合成食物。如果我們了解電子轉(zhuǎn)移，我們就能弄明白細菌是如何控制碳循環(huán)的。”
