日本研究小组利用电鳐发电器官原理开发新型发电机

2025年09月30日 阅读量:135

元素百科介绍:以电线为代表的强电鱼,体内发电器官能以近100%的转化率高效发电。日本理化研究所的一个研究小组利用电线发电器官的原理开发了一种新型发电机。

研究捕获电线的研究

研究小组刺激捕获几天内的活体光线。结果,脉冲电流的峰值电压为19伏特,峰值电流为8安培。他们还利用脉冲电流成功启动LED灯,并将其储存到电容器中。储蓄的功率可以使LED长时间发光并驱动迷你汽车。

该研究小组还测定了所取出器官的发电性能。将电极连接到发电器官的上下部分,在正极一侧插入7根注射针,每根注射针同时注入0.25ml浓度为1mm摩乙酰胆碱溶液。峰值电压为91毫伏,峰值电流为0.25毫安,发电时间比活体电线长1分钟以上。在注射器增加到20个后,峰值电压增加到1.5伏特,峰值电流0.64m安。

研究小组将元件植入发电器官制作发电机原型。它们将发电器官切割成3厘米的直角形,固定在铝和硅胶容器中,发现峰值电压为1.5伏特,峰值电流为0.25毫安。

电线发电原理

光线使用离子泵通常存在于细胞膜中,使用三磷酸腺苷(ATP)能量产生细胞内外离子差(电位差)。同时,神经纤维末端释放乙酰胆碱,刺激细胞膜内的离子通道,细胞外的钠离子立即流入细胞产生电流。许多离子泵和离子通道聚集在发电器官的细胞膜中,增加了电流密度。细胞的直列积蓄层产生高输出发电。由于很难捕获大量的光线,研究小组将在未来手工制作发电器官,整合微米和纳米流体技术,从分子开始自下而上开发细胞结构,并开发与发电细胞相同的材料。

该研究成果发表在最近出版的《英国科学报告》杂志上。

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