纽扣电池的发电原理（生物电池黑客帝国变成）
纽扣电池的发电原理（生物电池黑客帝国变成）科学家此前曾尝试过类似的热电可穿戴设备，但这种环形热发电设备具有可伸缩性，可以在损坏时自动修复，并且可以完全回收利用，从而使其成为传统电子产品的更清洁替代品。运作方式是首先，穿上可穿戴设备，只需确保它与您的皮肤接触即可，该设备内部的柔性可延展电路，能将人体内的热量转化为电能，同时，嵌入在小工具内部的特殊材料会自行修复并重新配置。它具有足够的弹性，您可以像戴戒指，手镯或附在皮肤上任何其他设备一样佩戴它，而且它还利用热电发电机将人体的内部温度转换为电能。这个概念听起来像是《黑客帝国》电影系列中的某种先进科技，在该系列电影中，一群机器人奴役了人类并且收获人体宝贵的有机能量，但是与电影中的情节不同的是，科学家们的这种设备可以为每平方厘米的皮肤空间产生大约1伏的能量，这比大多数现有电池所提供的单位面积电压要低，但仍足以为手表或健身追踪器等电子设备供电。第一种可能：环热发电机可穿戴发电设备这种小工具可
当电影照进现实
你自己就可以变成“电池”
对于《黑客帝国》这部电影我们并不陌生，讲述的是人类被机器控制关进茧中，插满各种管子，最终成为它们的“电池”……当然，电影归电影，不过大家是否想过，是否真的有一天我们自己也可以发电呢？（毕竟里面的滑盖手机早就成为现实并且已经过时了）
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第一种可能：环热发电机
可穿戴发电设备
这种小工具可以将您身体中变成生物电池，这意味着起搏器，药物输送泵和其他可植入医疗设备可以使用新型可再生能源；这种可穿戴设备称为热电发电机，可将人体的热量直接转化为电能，尽管这种可伸缩设备背后是一些科罗拉多大学博尔德实验室中的科学家们以一种小型环状的模样来测试他们的热力发电机，但是可以根据我们使用功率大小的要求，将这种微型发电器可以设计成手表或完整袖子的大小。
它具有足够的弹性，您可以像戴戒指，手镯或附在皮肤上任何其他设备一样佩戴它，而且它还利用热电发电机将人体的内部温度转换为电能。这个概念听起来像是《黑客帝国》电影系列中的某种先进科技，在该系列电影中，一群机器人奴役了人类并且收获人体宝贵的有机能量，但是与电影中的情节不同的是，科学家们的这种设备可以为每平方厘米的皮肤空间产生大约1伏的能量，这比大多数现有电池所提供的单位面积电压要低，但仍足以为手表或健身追踪器等电子设备供电。
科学家此前曾尝试过类似的热电可穿戴设备，但这种环形热发电设备具有可伸缩性，可以在损坏时自动修复，并且可以完全回收利用，从而使其成为传统电子产品的更清洁替代品。运作方式是首先，穿上可穿戴设备，只需确保它与您的皮肤接触即可，该设备内部的柔性可延展电路，能将人体内的热量转化为电能，同时，嵌入在小工具内部的特殊材料会自行修复并重新配置。
热电发电机像人体的皮肤一样具有弹性和韧性，科学家在他们的研究中说，这意味着可以在各种条件下舒适地佩戴它，而不会容易被损坏，当发电设备接触到人体皮肤的一部分将温暖转化为能量时，它会通过从远离皮肤那一面中摄入太阳能来进行工作运行。人体生物发电这种新型能源，目前已经开始投入使用，据专家称，人的一生中身体50%的生物能被浪费掉，如果施加利用，将会很大程度上改善我们的生活。
第二种可能：转化人体糖分
这种方式听起来更像黑客帝国…在人体内，糖分通过新陈代谢被转化成能量，这这过程中，糖分被分解城二氧化碳和水，释放出电能。生物电池利用相同的过程产生电能，电池所用材料是生物材料，可以重复更新发电材料，没有毒性，是替代传统电池的理想方案。
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去年，弗吉尼亚理工大学研究者的设计出了一种新生物电池，相较于电子设备常用的传统锂电池，这种生物电池单位重量电量输出更大。这种新型生物电池可以完全将糖转化为电能，比传统生物电池的输出更大，电量比普通锂电池更高。“使用锂电池，你的手机只能撑1天;在未来，手机用糖分供电，可以使用10天。”
新生物电池的高效性归功于采用了新型酶系统，蛋白质分子会助推反应发生。2种主动酶会释放糖分子的两对电子，其他10种酶帮助生物电池重新启动这种反应。一旦反应再次开始，主动酶又会释放另外1/4的电子。经过六次循环后，生物电池内糖分子所有的能量都被消耗殆尽，只剩下水和二氧化碳。因为没有用非主动酶对糖分进行回收，之前的生物电池只能输出新生物电池1/6的电量。这种生物电池最大的优势之一，在于比起人体，生物电池将糖分完全转化成能量所需的酶更少，所以更具有活力。
犹他州大学的生物电池专家虽然没有参与新生物电池的开发，但是她很喜欢这种用少量酶高效发电的新生物电池。“榨取出糖分子的所有电子这一点非常重要，但是仅仅是所有电子还不够”她还说如何利用少量酶做到这一点才是最重要的。而研究者恰恰用做到了这一点。他们的研究成果是电池发展历史上巨大的跨越，在电池正式进入市场之前还有一些问题：未优化的电池输出对于大多数电子设备而言还是过低，并且使用寿命依然太短，给人一种无法充电的感觉。
一年之后：超薄燃料电池来了
葡萄糖是人们从食物中吸收的糖分，它是为人体每个细胞提供动力的“燃料”。那么葡萄糖是否也能为医疗植入物提供动力？美国麻省理工学院和德国慕尼黑工业大学的工程师给出了肯定答案。他们设计了一种新型葡萄糖燃料电池，可将葡萄糖直接转化为电能。该装置厚度仅400纳米，约为人类头发直径的1/100。该含糖电源每平方厘米产生约43微瓦的电力，实现了迄今为止葡萄糖燃料电池的最高功率密度。
近日发表在《先进材料》上的论文指出，新电池能承受高达600℃的温度。如果嵌入医疗植入物中，燃料电池可在植入设备所需的高温灭菌过程中保持稳定。该电池的核心由陶瓷制成，这种材料即使在高温和微型尺度下也能保持其电化学特性。研究人员设想，新设计可制成超薄膜或涂层，并包裹在植入物周围，利用人体丰富的葡萄糖被动地为电子设备供电。
在新研究中，研究人员设计了一种葡萄糖燃料电池，其电解质由二氧化铈制成，二氧化铈是一种具有高离子电导率的陶瓷材料，机械强度高，因此被广泛用作氢燃料电池的电解质，其已被证明是生物相容的。研究团队将电解质与由铂制成的阳极和阴极夹在中间，铂是一种容易与葡萄糖反应的稳定材料。他们在一个芯片上制造了150个单独的葡萄糖燃料电池，每个约400纳米薄，300微米宽（大约30根人类头发的宽度）。团队将电池图案摹刻到硅晶片上，实验表明电池可与常见的半导体材料配对。随后他们测量了电池在定制测试站中将葡萄糖溶液流过每个晶片时产生的电流。
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团队发现，许多电池产生的峰值电压约为80毫伏。鉴于每个电池的尺寸很小，该输出已是任何现有葡萄糖燃料电池设计中最高的功率密度。研究人员表示：“这是第一次将电陶瓷材料中的质子传导用于葡萄糖到能量的转换，定义了一种新型的电化学。它将材料从氢燃料电池扩展到新的、令人兴奋的葡萄糖转换模式。” 新电池使用的陶瓷无毒、便宜，而且对体内条件和植入前的灭菌条件都呈惰性，因此为植入传感器和其他功能的微型电源开辟了一条新途径。
不管什么电池
安全生产都是第一位
电池制造 半导体保护
实际上，无论是手机电池，还是其他电子设备用到的电池：除了寿命，续航等等因素，最重要的，还是要更加安全，才能保障使用者的安全，而这个因素在生产电池的时候就已经开始产生作用了—比如针对电池的完全烘烤：
真空隧道干燥系统
真空隧道干燥系统一般用于圆柱锂离子电池的批量烘烤生产，全自动运行。采用国际先进的真空隧道烘烤工艺，保证电池烘烤的一致性，兼顾清洁生产与设备易检点维护；以及能够完全集成整套生产设备的手套箱：
手套箱是一个全密闭的腔体，把腔体内外的环境完全隔绝开，腔体的一面安装有视窗和手套，操作人员通过手套对腔体内的物料进行操作：在操作前，对整个箱体抽真空，把箱体内空气完全抽掉，降低水氧含量至0.1ppm以下，然后填充惰性气体气体进行生产。而如果涉及到到道题生产，还需要配备半导体手套箱：
半导体芯片手套箱是专门为研究材料科学、化学、半导体及相关行业所设计的，主要配置除烟尘系统、真空烘箱、水冷系统，适用于激光焊接。采用德国BASF除氧材料，美国UOP高效吸水材料，手套箱内水氧成份可长期持续维持在高清洁与高纯度的气体环境中，手/自动控制系统气压；手/自动控制系统的净化状态；自动控制气体净化系统的还原过程；自动提示、报警功能；系统控制参数设置；系统参数记录；系统执行机构工况监测；透明的前面板使操作更方便容易，广泛应用于半导体工业中MOCVD技术。
其实无论是穿戴设备，还是通过人体糖分来发电制作而成的生物电池；只要让能源使用变得更方便，那就一定会是一场跨时代的能源变革。
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