用食物做充電電池 孩子下肚也免驚

全球一次性電池每年約消耗150億個，不但汙染環境，且幾乎每天會出現幼兒誤食電池情況。義大利米蘭理工學院（IIT）研發可食用電池，由杏仁、酸豆、活性炭、海藻、金箔和蜂蠟等食品級材料製成，可以完全消化，無毒無害。

可食用電池既可替代玩具使用的傳統有毒電池，又可用於醫療保健機器人或生物感測器（特別是侵入性較高的腸胃鏡檢查），讓醫療器具比以往更安全，即使滯留體內也不會傷害生命。

米蘭理工學院這項研究已獲得歐洲研究委員會的資助。這種食用電池可能是世界上第一款，相關論文已發表在《先進材料》期刊上。

靈感來自氧化還原反應

電池主要由陽極、陰極、導電材料、電解質、隔板（避免短路）和觸點組成。可食用電池的靈感，源自生物體內酵素、器官和分泌物在消化食物時會發生的「氧化還原反應」。

過去開發的可食用電池無法充電，用黑色素作為陽極，錳氧化物作為陰極，讓氧化錳被還原，黑色素被氧化，但缺點是人體每天攝取的錳最多僅3毫克，因此不能用於生物感測器，且這種電池電位過低。

維生素B2等組成電池

米蘭理工學院研究團隊用核黃素（維生素B2，可從杏仁中提取）和活性碳混合，作為電池的陽極材料。核黃素是天然的氧化還原輔助因子，曾經被用於鋰電池的陽極材料，再加上出色的電容量保持率和良好的充放電性能，使這種材料能實現快速充電。

研究團隊還用槲皮素（存在於酸豆中的食品補充劑，是天然的生長素）和活性碳混合，作為電池的陰極，其氧化還原活性出現0.5V的電壓和18mAh/g的放電容量。

核黃素和槲皮素加入可食用的活性碳，是增加電池導電性。另外，電解質則用含硫酸氫鈉（一種弱酸性的食用鹽）的水基溶液，並用紫菜海藻（海苔）製成電池中的隔板，而電極觸點則使用可食用金箔，與乙基纖維素（一種不溶於水的食品添加劑）一起做成集電極（匯集電流的結構），而陰陽電極則用可食性的蜂蠟進行封裝。

低電壓 不會損害人體

以上這些材料組成一顆完整的食用電池，能從外面進行充電，重複使用。這種電池的工作電壓在0.65V，每分鐘提供4微安（μA）的電流和高達7.2mAh/g的電池容量，這些足以為小功率LED或小型電子設備提供電力。因低電壓特性，人體在分解時，不會損害或影響人體。

IIT中心印刷和分子電子實驗室協調員馬里奧‧卡洛尼（Mario Caironi）表示，兒童玩具中的電池被誤食的風險很高，必須考量食用電池的安全性。

卡洛尼也提到，這種可食用電池未來可用於監測健康狀況的感測器，以及供電給監測食品儲存條件的感測器。「我們已經在開發容量更大、體積更小的設備。今後我們還將測試為軟體機器人提供動力的可食用電池。」

研究合著者伊凡．伊里奇（Ivan Ilic）補充說，雖然可食用電池還不能為電動汽車提供動力，但已證明這款電池遠比鋰離子電池安全，相信這將激勵其他科學家做出更安全的電池。◇