生物电池

这种新型电池的发明灵感来自一种鱼类——电鳗

2007年12月，日本的一家水族馆把挂在圣诞树上的五彩灯连接到了一个装有一条电鳗的水槽上。水槽的一个侧面镀了一层金属。这就利用上了电鳗发的电来点亮那些彩色的灯泡。在当年，这条鱼当然是作为一个宣传的噱头，不过现在美国的一些研究者们已经根据这种方法，研发了利用生物发电的电池。

许多生物都会利用体内离子的浓度差异做点事情。比如人类的大脑就是靠电脉冲来释放钙离子，再经由神经细胞一个传递到另一个进而逐个联络神经系统的其他部分，电鳗利用离子的方法就跟这个类似，它们体内有6000多个特化成电板的细胞，在体内的样子有点像蜂窝，利用当中钠离子浓度的不同产生电击，而这个电击所具有的电量堪比我们的家用电压。平时这些细胞呈电中性，而当电鳗看准猎物之时，它的神经系统就告诉那些特化的电板打开那些蜂窝般的一扇扇的小门，让离子从这之间流过，如果电鳗在类似水这种导电的介质中的时候，这些流动的离子就会开始发电。

位于美国马里兰州国家技术标准化研究院的David LaVan博士和他的同事们曾利用人造原生细胞研究过活细胞膜和其中的蛋白质。在他们的实验里，这些人造细胞像真的细胞那样被细胞膜包裹起来，细胞膜是用脂肪分子做成的，蛋白质作为载体漂浮在细胞膜之中，它们的作用是只让某种离子通过细胞膜。就是利用这个体系，研究者们觉得应该可以复制电鳗发电的机制。

做法是把两个原生细胞融接在一起，这样，它们会有一个部分使用共用的细胞膜。然后他们给这两个细胞分步施加不同浓度的氯化钾溶液。钾离子和氯离子浓度的不同通常会使离子从浓度低的地方流到浓度高的地方，但是在这个实验里。两个细胞共用的那部分膜太厚从而阻碍了离子的流动。

接着，LaVan博士和他的同事们给细胞膜植入了一种叫做a-溶血素的蛋白质。它的功能是作为一个选择透过的桥梁，使带正电的钠离子通过，而阻止带负电的氯离子通过。当阳离子们按照一定的顺序流动的时候，电子(阴离子)们按与之相反的方向流动。为了能利用这个电流，他们还连接了一个非常小的电极。

他们在《先进材料》里的报道说，如果在这个过程中利用同样机制的电阻，就能使电量保持一定的时间，如果加入更多的原生细胞，就会增加电池的寿命。LaVan博士估计差不多几厘米宽的这种原生细胞，可以运行一个便携式的MP3近10小时。

这个圣诞礼物很特别。对吧?