前幾天，瑞典皇家科學院宣布將2019年諾貝爾化學獎授予了3位鋰電池大咖，以表彰他們在鋰離子電池領域的貢獻。鋰電池從發明到現在，已經得到了極大的發展，造福著人類社會。下面，我們一起來看看那些腦洞大開的黑科技和有趣的生物電池。
生物燃料電池作為能源家族中最特殊的一員，是一種真正意義上的綠色電池。其以有機物為燃料，直接或間接利用酶作為催化劑，能量轉化率理論上來講相當高。生物燃料電池主要是依靠電極的生物催化反應將化學染料和氧化劑轉化為電能。1911年，英國植物學家Potter用酵母菌和大腸桿菌進行試驗，並且利用微生物產生了電流，從此拉開了生物電池的研究序幕。上世紀50年代美國科學家以太空人的生活廢棄物為原料進行研究生物燃料電池，極大的促進了生物電池的發展。此後，開發可植入人體，心臟起搏器或人工心臟等人造器官電源的生物電池引起科學家的極大研究興趣。至此，生物電池的研究進入多樣化。
一、仿生電鰻電池
電鰻，素有水中「高壓線」之稱，其捕食獵物時可以輕鬆放出650 V以上高電壓。在2017年，弗裡堡大學、加利福尼亞大學和密西根大學的研究小組從鰻魚的放電器官中獲得啟發，生物3D列印技術，製作出了由多種水凝膠構成的生物電池（Nature, 2017, (552): 214-219）。該電池可以放出超過100 V的電壓，以及其柔軟易彎曲和生物相容的特性，非常適合為心臟起搏器、植入式傳感器、假肢器官等植入式儀器提供電動力。
二、糖果電池
發表在《自然通訊》雜誌上的一項研究表明，一種糖生物電池可以完全將糖中的化學能量轉變為電流。糖生物電池的能量存儲密度大約是596安培-時/千克(A-h/kg)，相比之下，鋰電池的能量存儲密度為42安培-時/公斤。這表明糖生物電池比同等重量的現有鋰電池持續使用至少10倍的時間。
糖生物電池是一種酶催化燃料電池(EFC)，是一種發電生物化學設備，能夠將糖原和澱粉中的化學能量轉變成為電流。同時，酶催化燃料電池使用傳統燃料電池相同的工作原理，它們使用酶代替貴金屬催化劑來氧化它們的燃料。酶可以使用更複雜的燃料，例如：葡萄糖，同時，更複雜的燃料可使酶催化燃料電池具有更強的能量密度。
三、紙發電
2007年日本索尼公司展示了一款使用「生物電池」的隨身聽產品，這採用了一種「有機」電池，通過「消化」食物來獲得電能，就像人一樣。隨後又展示了一款更加新穎的產品——能夠「消化」廢紙並將其轉化為能源的電池。它可以分解廢紙成分的酶處理這些廢棄物並將其轉化為能源的方法。在展會演示中，這種生物電池產生的電能成功地驅動了一臺微型風扇。
這種發電的過程更像是一個消化系統。它採用的酶是木纖維質酵素，它可以將紙張中的纖維素分解為葡萄糖，而這正是索尼的這款電池可以將其轉化為能源的原料物質。
從2012年就開始立項研究「紙電池」的瑞典林雪平大學有機電子實驗室也開發了一款一塊巴掌大小，薄如紙張的「紙電池」就能存儲高達26800毫安的電量，超過15塊iPhone6電池的容量。等「紙電池」一旦成功商業化，必將引起各種便攜行動裝置的大變革。
該款「紙電池」是由納米纖維素（nanocellulose），即將纖維素分解成直徑大約20nm的纖維。再將這些納米纖維素浸泡在含有帶電聚合物PEDOT:PSS的溶液中，使之與導電聚合物塗層結合封裝而成，因此創建過程中無需加入任何有毒化學物質或重金屬。而參與項目的博士Jesper Edberg稱：「覆蓋的纖維纏結在一起，空隙中的帶電聚合物液體則作為電解液」，因此這種紙電池擁有特殊的能量儲存能力。而新款紙電池的製備工作，與使用纖維紙漿的傳統紙張一樣（脫水方式相同），實驗室內就是用烤箱來脫水完成最終的製備。這樣生成的「紙電池」具有良好的延展性和可塑性，甚至可以輕鬆的折成千紙鶴。並且可以在幾秒內完成快速充電，並且充放電的壽命能夠達到幾千次。
四、汗液發電
近期，美歐國際研究團隊開發出一種獨特的可貼在皮膚上的新型柔性可伸展器件，其能通過改變汗液中的化合物產生電能，可持續點亮LED（有機發光二極體）。該團隊共同開發出一種柔性導電材料，由碳納米管、交聯聚合物和酶組成，通過可伸展的連接器連接，並通過絲網印刷直接印在材料上。跟隨皮膚變形，生物燃料電池通過減少氧氣和汗液中存在的乳酸氧化產生電能。一旦應用於手臂，其就會使用升壓器為LED持續供電。該燃料電池的生產相對簡單且便宜，主要成本是轉化汗液中化合物的酶的生產。
五、眼淚發電
愛爾蘭利莫瑞克大學科學家成功展示了一種可以發電的溶菌酶（lysozyme）。這種溶菌酶大量存在於鳥類的蛋清，哺乳類動物的眼淚、口水，以及乳汁的蛋白質中，在受到擠壓時，會因為壓電性而產生電流，俗稱壓電效應。從某種程度上實現了「用眼淚發電」。該論文發表在Applied Physics Letters（DOI：10.1063/1.4997446）雜誌上。
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