[发明专利]海带生物质电池

说明书

技术领域

本发明涉及生物电池领域，特别是涉及一种海带生物质电池。 

背景技术

在大力提倡和发展低碳经济的今天，生物电池的发展正在向人类展示一个美好的前景。生物电池(bio-mass cell or bio-fuel cell)通常指能将生物质直接转化为电能的装置。其原理是生物体内的生物质存在与能量代谢密切相关的氧化还原体系。各种氧化还原反应过程中存在着互相影响、依存，形成整体的循环网络，就是生物体的能量代谢。如果能将其中的一步或多步反应中发生的电子转移链引导为电极反应，就能够较易地将电子传输到负极上，化学能就可以变成电能，制造出生物电池。若按生物电池中的反应类型可粗分为三种：1)，利用生物体内的氧化还原物质发生氧化还原反应(redox)制成的生物电池；2)，微生物电池，利用微生物作燃料发生氧化反应，同时释放出电子，再通过介体将电子运送到负极(-)，经外电路到达正极(+)，反应中产生的H⁺通过质子交换膜进入正极(+)处与O₂和外电路上传输过来的电子发生还原反应生成水(H₂O)；3)，酶电池，将燃料的化学能转化为容易进行电化学反应的形式。如用葡萄糖为燃料的酶电池就是模拟线粒体的反应机制而制成的。世界上首例开发成功的生物电池是日本索尼公司(2007年10月)试制出用酶分解葡萄糖发电的新型生物电池。串联上述四个边长为3.9cm的立方体电池单元可驱动MP3播放器和音箱，最大功率是50mw。2007年5月美国德克萨斯大学Dr.亚当.海勒制出了能从每个葡萄中获取电能的生物电池，可产生2.4μW(微瓦)电量，足于推动一微芯片、微型传感器或微型发送器工作一周。其原理是利用生物在代谢过程中葡萄糖和氧气的氧化作用获得能量。本专利申请人曾在几年前就开发出了采用西红柿外皮表层内富含的番茄红素和海藻类植物紫菜内富含的藻胆素和紫菜色素等一类电子给(授)体材料，与电子功函数较低的一类金属如Al(4.3ev)，Ag(4.3ev)形成接触型肖特基结，再与石墨电极(+)构建成生物质电池，此类简易的番茄红素电池V＝0.5-1.0v，电流范围在I＝0.1-2mA/cm²，串联后可驱动LED连续工作近百小时，蓄电量在30-100mwh/1-5克海带。应该说当下生物电池尚处研究开发的起步阶段。电池 输出功率较小，寿命短，使用范围尚小，还未进入规模推广的应用时代。尽管如此，科学家们还在努力开发，如日本学者发明的脱疼痛生物电池贴片，已实现产业化应用。2010年初，日本东京的玩具制造商应用索尼公司发明的葡萄糖氧化酶生物电池，开发出了新型低碳环保生物电池儿童玩具车、手电等。开发新型低功率小巧薄型生物电池，可应用在无线射频识别(RFID)，微型传感器、智能卡、微型标签显示器，以及在离子渗透技术的医疗化妆品有效成分的吸收系统等多种低能耗领域。也可以用来制作普及低碳经济、绿色能源技术的示范性教学仪器。 

发明人在从事“富勒烯蓄能电池”(ZL200710163889.5)和敏化太阳能电池的研发过程中，惊奇地发现食用的海藻生物——海带(又名昆布)，其生物质为一种优良的含碘天然高分子(多组份复合型)凝胶电解质。其体内“碘化物——氧化酶”可以催化碘化物氧化成I₂。海带体内存在有I^-/I₃^-/I₅^-的氧化还原体系，其氧化还原过程具有可逆特征。从而可能开发生物质电池，迄今为止，尚未见到国内外有直接利用海带生物质制造出这种低功率较长寿命的生物电池的报道。 

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，经发明人多年探索与实践开发提供一种结构特独，制备工艺简单、高效、无毒，是百分之百的绿色能源的海带生物质电池。 

本发明的另一个目的是提供一种海带生物质电池电池液及海带生物质电池的制造方法。 

本发明提供的海带生物质电池(以下简称海带电池)其特征在于包括下列结构电池：单层结构电池：正极(+)/纸质纤维膜/海带电池电池液/纸质纤维膜/负极(-)； 

或多层结构电池：正极(+)/纸质纤维膜/海带电池电池液/纸质纤维膜/海带电池电池液/纸质纤维膜/……/负极(-)； 

或由单层或多层结构的电池按串联或并联构成(组装成)电池组件；