可食用充电电池面世 安全又环保

Daphane

來源:大纪元


意大利米兰理工学院研发出一种可食用的充电电池材料，希望解决儿童误食和环保问题。右上为完整电池，下方为电池材料，有活性碳、杏仁、槲皮素、硫酸氢钠溶液、海苔、乙基纤维素和金箔。(IIT-Istituto Italiano di Tecnologia)

【大纪元2023年05月25日讯】（大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导）电池的用途极为广泛，仅一次性电池全球每年的消耗量就在150亿个左右，不但对环境造成污染，且幼儿误食电池的危险情况也几乎每天出现。目前，意大利一所大学研发的完全可食用电池，大大提高了电池使用的安全性。
可食用电池无毒无害，完全由食品级材料制成，既可替代用在玩具上的传统有毒电池，又可用于医疗保健机器人或生物传感器上（特别是入侵性较高的肠胃镜检查），让机器人比以往更加安全，即使滞留体内也不会给生命带来伤害。
从事这一研发的是拥有160年历史的意大利规模最大的科技类大学米兰理工学院（IIT）。这项研究已获得欧洲研究委员会的资助。这种电池可能是世界上第一款，相关论文发表在今年3月的《先进材料》期刊上。
电池主要由阳极、阴极、导电材料、电解质、隔板（避免短路）和触点组成。可食用电池的灵感来源于生物体内酵素、器官和分泌物在消化食物时会发生“氧化还原反应”。
以前开发的可食用但不可充电电池，用黑色素作为阳极，锰氧化物作为阴极，让氧化锰被还原，黑色素被氧化，但缺点是人体每天能摄取的锰含量最多3毫克，因此不能用于生物传感器，且这种电池电位过低。
这次，科研人员用核黄素（维生素B2，可从杏仁中提取）和活性碳混合，作为电池的阳极材料。核黄素是天然的氧化还原辅助因子，曾经被用于锂电池的阳极材料，再加上出色的电容量保持率和良好的充放电性能，使这种材料能实现快速充电。
他们还用槲皮素（一种在酸豆中的食品补充剂，是天然的生长素）和活性碳混合，作为电池的阴极，其氧化还原活性出现0.5V的电压和18mAh/g的放电容量。
核黄素和槲皮素加入可食用的活性碳，是增加电池导电性。另外，电解质则用含硫酸氢钠（一种弱酸性的食用盐）的水基溶液，并用紫菜海藻（海苔）制成电池中的隔板，而电极触点则使用可食用金箔，与乙基纤维素（一种不溶于水的食品添加剂）一起做成集流体（汇集电流的结构），而阴阳电极则用可食性的蜂蜡进行封装。
以上这些材料组成一颗完整的食用电池，能从外面进行充电，重复使用。这种电池的工作电压在0.65V，每分钟提供4微安（μA）的电流和高达7.2mAh/g的电池容量，这些足以为小功率LED或小型电子设备提供电力。另外，因低电压特性，人体在分解时，不会损害或影响人体。
IIT中心印刷和分子电子实验室协调员马里奥‧凯罗尼（Mario Caironi）博士对米兰理工学院新闻社表示，“儿童玩具中的电池被误食的风险很高，我们必须考量它的安全性。”
凯罗尼还表示，“这种可食用电池未来可用于监测健康状况的传感器，以及为监测食品储存条件的传感器供电。实际上，我们已经在开发容量更大、体积更小的设备。今后我们还将测试为软机器人提供动力的可食用电池。”
该研究的合著者伊万‧伊利奇（Ivan Ilic）博士则补充表示，“虽然我们的可食用电池还不能为电动汽车提供动力，但已证明该电池远比锂离子电池更加安全，因此我们相信这将激励其他科学家做出更安全的电池。”