生物電池

1、生物化學電池的研究與發(fā)展生物化學電池的研究與發(fā)展10化學五班吳健華20102401046摘要：摘要：生物體具有轉換能量最完美的體系。然而人們利用低等生物直接將光能或化學能轉換為電能，處于發(fā)展的階段。最早英國的植物學家Potter，于1911年制成了世界上第一個簡單的微生物電池，并獲得了電能，從此以后，各國科學家在這方面取得了顯著的成就。近年來，鑒于石油、天然氣等燃料的日益緊張，許多國家正在探求新的能量轉換方式，而生物化學能量轉換系統(tǒng)是其

2、中效率較高且又無公害的一種理想的方式，因而受到世界各國的青睞與重視。生物化學電池，是指將生物質(zhì)能直接轉化為電能的裝置，是由生化反應和化學反應巧妙地配合而成的。本文主要闡述了生物電池的基本原理、主要特點及存在問題，對加強對生物電池的研究和開發(fā)，解決環(huán)境和能源問題，具有重要意義。關鍵字：關鍵字：生物化學電池能源環(huán)境前言：前言：傳統(tǒng)看法認為電池可分為化學電池、濃差電池和物理電池三類。廣義的電池也包括將其他形式的能量(機械能除外)直接轉化為電能

3、的裝置，如溫差電池、太陽能電池、原子能電池等?；瘜W電池主要部分為正、負兩個電極和電解質(zhì)，其電動勢來自化學電池中的化學反應。使用時，把兩個電極和外電路用導線聯(lián)結起來，即有電流通過，稱為“放電”，從而獲得電能。常見的電池主要是指化學電池，對環(huán)境可造成極大的污染。生物電池是一種新興的，對環(huán)境友好的綠色電池。1傳統(tǒng)電池對環(huán)境的污染傳統(tǒng)電池對環(huán)境的污染由于人們生活中使用的電器越來越多，電池在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽迷絹碓綇V泛，電池的生產(chǎn)量和消費量是相

4、當驚人的。據(jù)有關資料，僅僅上海市每年生產(chǎn)的干電池有3000多噸，但只回收了175噸左右，大量的廢干電池被隨地拋棄，給環(huán)境造成了污染，如不引起重視，將成為一個嚴重的污染源，對人民的健康造成極大的危害，并危及子孫后代。電池中有汞電池(鈕扣式電池。同樣可按催化劑的來源來分，可分為微生物電池及酶電池等，以下進行介紹。2.1單步反應型生物電池單步反應型生物電池一切生物都靠能量維持生存，生物體所需的能量大都來自體內(nèi)糖、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物的氧化。生

5、物體內(nèi)的氧化和外界的燃燒在化學本質(zhì)上雖然最終產(chǎn)物都是水和二氧化碳，所釋放的能量也完全相等，但二者所進行的方式卻大不相同。糖、脂肪、蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)徹底氧化之前，都先經(jīng)過分解代謝，在不同的分解代謝過程中都伴有代謝物的脫氫過程和輔酶NAD或FAD的還原。這些攜帶著氫離子和電子的還原型輔酶，在最終將氫離子和電子傳遞給氧時，都經(jīng)歷一段相同的過程。人們把有機分子在機體內(nèi)氧化分解成二氧化碳和水并釋放能量的過程稱為生物氧化。生物氧化實際上是細胞呼吸作

6、用中的一系列氧化還原反應。任何氧化還原物質(zhì)連在一起，都可以有氧化還原電勢產(chǎn)生。因此，生物體內(nèi)的氧化還原物質(zhì)進行氧化還原反應時，基本原理和化學電池一樣，可以把生物體內(nèi)的氧化劑和還原劑做成電池。生物氧化是在體溫條件下通過酶的催化作用進行的。酶和其他催化劑不同，能在十分溫和的條件下高效率地起催化作用。而且酶的作用具有高度的專一性，一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物質(zhì)。因此可以在胞外通過酶模擬生物體內(nèi)氧化還原反應制成生物電池。2.2多步反應

7、型生物電池多步反應型生物電池ATP是生物通用的能量載體，ATP的合成是依靠電子傳遞所產(chǎn)生的電化學電勢作為動力的，這種電化學電勢就是生物體內(nèi)的“生物電池”。氧化磷酸化和光合磷酸化分別是需氧細胞或光合細胞產(chǎn)能形成ATP的主要方式，二者分別在細胞線粒體內(nèi)膜或光合膜上由多酶體系催化進行，在結構和機制方面具有共同性。但是線粒體內(nèi)膜形成電化學電勢的推動力直接來源于生物氧化還原反應，光合膜形成電化學電勢的推動力直接來源于光能。在線粒體內(nèi)膜上發(fā)生的電子