文|陳根

隨著經濟發展與環境、能源之間的矛盾日益突出，燃料電池因其綠色無污染、原料來源廣泛、生物相容性好等特點，越來越受到人們關注。葡萄糖作為一種人體從食物中吸收的糖，不僅是身體里每個細胞的能量來源，也是具有潛在的巨大能量密度的生物質燃料。

事實上，葡萄糖燃料電池的理念并不新鮮。早在20世紀70年代，科學家就提出以這種電池為心臟起搏器供應動力。但因這種電池所使用的酶不能長久穩定發揮作用，以及鋰離子電池能在單位面積內供應更強勁的能量而擱淺。

近日，麻省理工學院（MIT）和慕尼黑技術大學（the Technical University of Munich）的工程師們設計了一種新型葡萄糖動力電池，其有效解決了葡萄糖燃料電池中的問題，使得葡萄糖可以直接轉化為電能。

該電池的結構與現有的燃料電池基本相同，由陽極、電解質和陰極組成。陽極與體液中的葡萄糖發生反應，產生葡萄糖酸，這一過程會釋放出兩個質子和兩個電子。電解質帶走質子，在那里它們與空氣混合并變成無害的水分子。同時，電子被收集到一個電路中，在那里它們可以被用來為植入的設備供電。

值得一提的是，該電池厚度僅為 400 納米，約為人類頭發直徑的 1/100。此外，其不僅彈性好，而且耐高溫，能夠承受高達 600 攝氏度的溫度。如果將這種高耐熱性集成到醫療植入物中，將會發揮令人滿意的穩定性。

測試中，研究人員在硅片上制造了150個電池，將葡萄糖溶液流過它們的頂部，并測量它們的電力輸出。結果顯示，該電池產生了大約80毫伏的峰值電壓，相當于每平方厘米約43微瓦，實現了迄今為止葡萄糖燃料電池的最高功率密度。

而且，一般情況下，葡萄糖燃料電池中的電解質是由聚合物制成的，但是在新電池中，研究人員使用了一種新材料——氧化鈰，一種堅固、穩定的陶瓷，其不僅可以很好地傳導質子，還有助于延長電池使用壽命。

目前，相關理論研究還處于發展階段。未來，隨著生物、電化學、材料學和環境工程等學科交叉研究的深入，相信該電池會得到更好的狀態。