還在為電池不給力煩惱？電鰻教科學家學做人

近日，在加利福尼亞州舊金山召開的一次科學會議上瑞士的一個研究小組描述了一種新型的離子電池，它或許能夠引發一場移動電源的革命。這種電池不需要預先充電，只要將其適當擠壓就可以為電子設備供電。而創造這一高大上「神器」的靈感其實來自於淡水中的魔法攻擊大師——電鰻。

l 電鰻是怎麼產生高壓電的呢？

電鰻是一種極具傳奇色彩的魚類，能夠在瞬間產生300～800伏的電壓。電鰻發電的奧秘在於它擁有一種「發電器官」，這種器官由成千上萬個特殊的細胞——發電細胞組成，它們合在一起看起來就像一排排堆放著的熱狗麵包。發電細胞不像肌肉細胞那樣能幫助鰻魚游泳，但能引導帶電粒子運動，從而產生電流。發電細胞由小管連接，就像管道一樣。

大多數情況下，這些通道讓帶正電的離子從細胞的內部向外流動。當鰻魚放電時，它的身體就會打開一些通道，同時關閉其他一些通道。這就好比閥門一樣，讓帶電的離子從通道的一邊流入，從另一邊流出。當這些離子移動時就會在某些地方產生正電荷，同時在另一個地方產生等量的負電荷。

電荷的差異會在每個發電細胞中產生一個很小的電壓，但將數千個發電細胞串聯在一起後，就可以產生高達600伏的電壓，足以電倒一個人。受此啟發，科學家們建造了一種具有柔軟、靈活特點的新型電池。這種電池可以在普通電池無法正常工作的情況下提供應急電力。

電鰻發電原理，圖片來自參考文獻

l 新型電池的原理怎樣的？

雖然這種新型電池的發電原理與鰻魚的發電細胞相似，但在構造上又有所不同。它由覆蓋在兩層透明塑料上的彩色圓點組成，每個帶顏色的圓點含有一種不同的凝膠，整個電池就像幾張充滿彩色液體的氣泡膜。第一張紙上有紅、藍兩種點：紅點的主要成分是鹽水，藍點的主要成分是淡水。第二張紙上有綠、黃色兩種點：綠點含有帶正電的離子，黃點含有帶負電離子。

這些紅、藍點就像電細胞中的通道一樣，發電時，把第一張紙按壓在另一張上面，第一張紙上的紅、藍點會夾在另一張紙上的綠、黃點之間，這樣就可以讓帶電粒子在綠、黃點之間流動。類似於在電鰻中的情形，這種移動的電荷會產生微小的電流，許多的點合在一起就能夠產生100伏特以上的電壓。

新型離子電池示意圖，圖片來自參考文獻

這類新型電池製造起來也比較容易，其中的帶電凝膠可以通過3D印表機來製備。另一方面，凝膠的主要成分是水，所以電池在被壓扁、嚴重變形後仍然有效。它們可以在潮濕的地方工作，有望為潛水艇或軟體機器人提供動力。

甚至，有人還指出它可能會被應用在人體中，通過人體自身的運動帶動其發電，進而為一些醫用植入物供電，例如，心臟起搏器。該研究團隊表示，人體內儲存著有不同離子濃度的液體，這些離子液體可以被利用起來，充當這類新型電池的電解液。

新型離子電池示意圖，圖片來自參考文獻

參考資料

1.https://www.sciencenewsforstudents.org/article/power-source-mimics-electric-eel-zap

2. 植入這種新電池，人類就可以像電鰻那樣發電了嗎？

http://tech.qq.com/a/20180101/000805.htm

3. 韓國研發出微小型高電壓能量發生器[J].電氣技術,2018,(02): 1

作者 | 科了個普

編輯 | kuma

圖片 | 來自網路

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