以電鰩為代表的強電魚類,體內發(fā)電器官能夠以近的轉換率高效發(fā)電。日本理化學研究所的一個研究小組利用電鰩發(fā)電器官原理開發(fā)出了新型發(fā)電機。
研究小組對捕獲的活體電鰩施加刺激,結果在10毫秒的極短時間內脈沖電流的峰值電壓為19伏特,峰值電流為8安培。他們還利用該脈沖電流成功啟動LED燈并向電容器蓄電,儲蓄的電量能使LED長時間發(fā)光和驅動迷你車行駛。
研究小組還測定了所取出器官的發(fā)電性能。他們在發(fā)電器官上下部位連接電極,在正極一側插入7根注射針,每根注射針同時注入0.25毫升濃度為1毫摩乙酰膽堿溶液。實驗測定結果為峰值電壓91毫伏,峰值電流0.25毫安,發(fā)電時間比活體電鰩長1分鐘以上。注射器增加至20只后,峰值電壓提高到1.5伏特,峰值電流0.64毫安。
研究小組在發(fā)電器官中植入元件制作出發(fā)電機原型。他們把發(fā)電器官切成3厘米直角形,固定在鋁和硅膠做成的容器中,結果發(fā)現(xiàn),在16個元件直列連接情況下峰值電壓1.5伏特,峰值電流0.25毫安。
電鰩利用平時存在于細胞膜內的離子泵,使用(ATP)能量產生細胞內外離子差(電位差)。同時神經纖維末端釋放出神經傳達物質乙酰膽堿,刺激細胞膜內的離子通道,細胞外部的鈉離子立刻流入細胞內產生電流。發(fā)電器官的細胞膜聚集眾多離子泵和離子通道,增加了電流密度。其細胞的直列積蓄層產生高輸出發(fā)電。由于電鰩難以大量捕獲,研究小組未來將人工制作發(fā)電器官,融合微米、納米流體技術,從分子開始自下而上地開發(fā)細胞結構,研發(fā)出與發(fā)電細胞相同的材料。
新聞分類




簡繁切換