英语翻译：

【化】 biocell

相关词条：

1.biofuelcell  2.biogalvanicbattery  3.biologicalbattery  4.biobattery  

分词翻译：

生物的英语翻译：

being; biota; creature; life; living beings; organism
【化】 biology
【医】 bio-; living being; organism

电池的英语翻译：

battery; cell; pile
【化】 cell; electric cell; electric cells; element; galvanic element
【医】 battery; battery cells; electric battery

专业解析

生物电池（Bio-battery）的汉英词典释义与详解

一、核心定义

• 中文释义： 生物电池是一种利用生物体（如微生物、酶）或生物分子（如葡萄糖）作为燃料，通过生物电化学反应（主要是氧化还原反应）将生物化学能直接转化为电能的装置。其本质是一种生物燃料电池（Biofuel cell）。
• 英文释义： A bio-battery is an energy storage device that generates electricity through electrochemical reactions involving biological catalysts (such as microorganisms or enzymes) or biofuels (such as glucose). It converts biochemical energy directly into electrical energy, operating on principles similar to fuel cells but utilizing biological components or processes.

二、技术原理 生物电池的核心工作原理基于生物体内的自然氧化还原反应：

1. 燃料氧化（阳极反应）： 在阳极，生物燃料（如糖类、有机酸）在微生物代谢或酶催化作用下被氧化，释放出电子（e⁻）和质子（H⁺）。例如，葡萄糖的氧化： $$ ce{C6H12O6 + 6H2O -> 6CO2 + 24H+ + 24e-} $$
2. 电子传递： 释放的电子通过外部电路流向阴极，形成电流，做功。
3. 氧化剂还原（阴极反应）： 在阴极，氧化剂（通常是氧气）接受电子和质子，被还原。例如，氧气的还原： $$ ce{O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O} $$ 微生物或酶在此过程中充当生物催化剂，加速反应进行。

三、主要类型与特点 根据使用的生物催化剂和燃料来源，主要分为：

1. 微生物电池： 利用整个活体微生物（如细菌）代谢有机物产电。特点包括可利用复杂有机物（如废水）、环境适应性强，但功率密度相对较低。
2. 酶生物电池： 利用分离提纯的酶（如葡萄糖氧化酶）催化特定燃料（如葡萄糖）的氧化反应。特点包括反应特异性高、启动快、功率密度较高，但酶稳定性与成本是挑战。
3. 特点
   • 燃料来源广泛可再生： 可利用葡萄糖、蔗糖、有机废水、甚至唾液、汗液等生物质。
   • 环境友好： 反应条件温和（常温常压），产物通常为水、二氧化碳等无害物质。
   • 生物相容性佳： 部分类型适用于植入式医疗设备。
   • 挑战： 功率输出和能量密度通常低于传统化学电池，长期稳定性、成本及规模化生产仍需突破。

四、应用前景 生物电池在特定领域展现出独特优势：

1. 植入式医疗设备： 利用人体体液（如血液、组织液）中的葡萄糖或氧气作为燃料，为心脏起搏器、胰岛素泵、神经刺激器等提供长期、无需更换的能源。
2. 环保与能源回收： 处理有机废水或垃圾的同时产生电能，实现废物资源化（微生物燃料电池 - MFC）。
3. 便携式/一次性电子设备电源： 为低功耗传感器、一次性诊断设备、甚至玩具提供能源，尤其适用于无电网或不便更换电池的场景（如使用饮料中的糖分发电）。
4. 特殊环境供能： 探索在深海、太空等极端环境中利用原位生物资源发电的可能性。

五、同义词与关联概念

• 同义词/近义词： 生物燃料电池（Biofuel Cell, BFC）、微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）、酶燃料电池（Enzymatic Fuel Cell, EFC）。
• 核心关联： 生物电化学系统（Bioelectrochemical System, BES）、绿色能源、可再生能源、清洁能源技术。

参考资料来源：

1. 维基百科 (Wikipedia) - "Bio-battery" 词条： 提供基础定义、原理和类型概述。
2. 美国化学会 (ACS Publications) - 相关综述论文： 如 Chemical Reviews 或 ACS Energy Letters 中关于生物电化学和生物燃料电池的论文，阐述技术原理与最新进展。
3. 中国科学院相关研究所或大学（如大连化物所、天津大学）官网/出版物： 报道国内在微生物燃料电池、酶生物电池方面的研究成果与应用探索。
4. 《中国科学报》或《科技日报》相关报道： 介绍生物电池在医疗、环保等领域的应用实例与发展前景。

网络扩展解释

生物电池（bio-fuel cells）是一种将生物质能直接转化为电能的装置。其能量来源主要是绿色植物和光合细菌通过光合作用转化的太阳能，利用生物体内的氧化还原反应实现能量转换。

核心原理

1. 能量转换基础：依赖生物体内的氧化还原反应网络。例如，微生物分解有机物（如葡萄糖）时释放电子和质子，电子通过外电路形成电流，质子通过质子交换膜传递至阴极，最终与氧气结合生成水。
   以葡萄糖为例，阳极反应为：
   $$text{葡萄糖} rightarrow text{葡萄糖酸} + 2text{H}^+ + 2text{e}^-$$

2. 催化剂：微生物或酶作为催化剂，驱动反应进行。例如，芽胞杆菌处理排泄物生成氨气作为活性物质。

主要分类

• 按反应场所：
  • 单步反应型：生物体内直接反应（如细胞代谢）；
  • 多步反应型：生物体外多步氧化还原；
  • 细胞型：细胞外的特定反应。
• 按催化剂来源：
  • 微生物电池：由阳极室、阴极室及质子交换膜构成，适用于复杂有机物分解。

特点与优势

1. 高效环保：底物直接转化为电能，能量转化效率高，且产物多为二氧化碳，无污染。
2. 适应性强：常温或低温环境下均可运行，维护成本低。
3. 安全性高：无需高温高压，不易爆炸或引发火灾。

应用领域

• 现有应用：海上信号灯、航标灯等设备的供电；宇宙飞船中处理排泄物并发电。
• 前沿探索：深圳团队研发的“活体电池”可植入人体，用于血压调控或为心脏起搏器供电。

技术挑战

当前生物电池功率输出较低（毫瓦级），主要用于低功耗设备，未来需提升能量密度和稳定性。

分类

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