日本研究小組受電鰩發(fā)電器官原理啟發(fā)造出新型發(fā)電機

以電鰩為代表的強電魚類，體內(nèi)發(fā)電器官能夠以近100%的轉(zhuǎn)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(jié)果在10毫秒的極短時間內(nèi)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(qū)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(cè)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(jié)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(jié)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(nèi)的離子泵，使用三磷酸腺苷（ATP）能量產(chǎn)生細胞內(nèi)外離子差（電位差）。同時神經(jīng)纖維末端釋放出神經(jīng)傳達物質(zhì)乙酰膽堿，刺激細胞膜內(nèi)的離子通道，細胞外部的鈉離子立刻流入細胞內(nèi)產(chǎn)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(chǎn)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(shù)，從分子開始自下而上地開發(fā)細胞結(jié)構(gòu)，研發(fā)出與發(fā)電細胞相同的材料。（科技日報）