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可食用充電電池面世 安全又環(huán)保
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| 發(fā)布時間：
2023/5/26 |
電池的用途極為廣泛，僅一次性電池全球每年的消耗量就在150億個左右，不但對環(huán)境造成污染，且幼兒誤食電池的危險情況也幾乎每天出現。目前，意大利一所大學研發(fā)的完全可食用電池，大大提高了電池使用的安全性。
可食用電池無毒無害，完全由食品級材料制成，既可替代用在玩具上的傳統(tǒng)有毒電池，又可用于醫(yī)療保健機器人或生物傳感器上（特別是入侵性較高的腸胃鏡檢查），讓機器人比以往更加安全，即使滯留體內也不會給生命帶來傷害。
從事這一研發(fā)的是擁有160年歷史的意大利規(guī)模最大的科技類大學米蘭理工學院（IIT）。這項研究已獲得歐洲研究委員會的資助。這種電池可能是世界上第一款，相關論文發(fā)表在今年3月的《先進材料》期刊上。
電池主要由陽極、陰極、導電材料、電解質、隔板（避免短路）和觸點組成?？墒秤秒姵氐撵`感來源于生物體內酵素、器官和分泌物在消化食物時會發(fā)生“氧化還原反應”。
以前開發(fā)的可食用但不可充電電池，用黑色素作為陽極，錳氧化物作為陰極，讓氧化錳被還原，黑色素被氧化，但缺點是人體每天能攝取的錳含量最多3毫克，因此不能用于生物傳感器，且這種電池電位過低。
這次，科研人員用核黃素（維生素B2，可從杏仁中提?。┖突钚蕴蓟旌希鳛殡姵氐年枠O材料。核黃素是天然的氧化還原輔助因子，曾經被用于鋰電池的陽極材料，再加上出色的電容量保持率和良好的充放電性能，使這種材料能實現快速充電。
他們還用槲皮素（一種在酸豆中的食品補充劑，是天然的生長素）和活性碳混合，作為電池的陰極，其氧化還原活性出現0.5V的電壓和18mAh/g的放電容量。
核黃素和槲皮素加入可食用的活性碳，是增加電池導電性。另外，電解質則用含硫酸氫鈉（一種弱酸性的食用鹽）的水基溶液，并用紫菜海藻（海苔）制成電池中的隔板，而電極觸點則使用可食用金箔，與乙基纖維素（一種不溶于水的食品添加劑）一起做成集流體（匯集電流的結構），而陰陽電極則用可食性的蜂蠟進行封裝。
以上這些材料組成一顆完整的食用電池，能從外面進行充電，重復使用。這種電池的工作電壓在0.65V，每分鐘提供4微安（μA）的電流和高達7.2mAh/g的電池容量，這些足以為小功率LED或小型電子設備提供電力。另外，因低電壓特性，人體在分解時，不會損害或影響人體。
IIT中心印刷和分子電子實驗室協調員馬里奧?凱羅尼（Mario Caironi）博士對米蘭理工學院新聞社表示，“兒童玩具中的電池被誤食的風險很高，我們必須考量它的安全性?！?br />
凱羅尼還表示，“這種可食用電池未來可用于監(jiān)測健康狀況的傳感器，以及為監(jiān)測食品儲存條件的傳感器供電。實際上，我們已經在開發(fā)容量更大、體積更小的設備。今后我們還將測試為軟機器人提供動力的可食用電池?！?br />
該研究的合著者伊萬?伊利奇（Ivan Ilic）博士則補充表示，“雖然我們的可食用電池還不能為電動汽車提供動力，但已證明該電池遠比鋰離子電池更加安全，因此我們相信這將激勵其他科學家做出更安全的電池?！?br /> |
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