以電鰩為代表的強(qiáng)電魚(yú)類(lèi)，體內(nèi)發(fā)電器官能夠以近100%的轉(zhuǎn)換率高效發(fā)電。日本理化學(xué)研究所的一個(gè)研究小組利用電鰩發(fā)電器官原理開(kāi)發(fā)出了新型發(fā)電機(jī)。
研究小組對(duì)捕獲數(shù)日以內(nèi)的活體電鰩施加刺激，結(jié)果在10毫秒的極短時(shí)間內(nèi)脈沖電流的峰值電壓為19伏特，峰值電流8安培。他們還利用該脈沖電流成功啟動(dòng)LED燈并向電容器蓄電，儲(chǔ)蓄的電量能使LED長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光和驅(qū)動(dòng)迷你車(chē)行駛。
研究小組還測(cè)定了所取出器官的發(fā)電性能。他們?cè)诎l(fā)電器官上下部位連接電極，在正極一側(cè)插入7根注射針，每根注射針同時(shí)注入0.25毫升濃度為1毫摩乙酰膽堿溶液。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果為峰值電壓91毫伏，峰值電流0.25毫安，發(fā)電時(shí)間比活體電鰩長(zhǎng)1分鐘以上。注射器增加至20只后，峰值電壓提高到1.5伏特，峰值電流0.64毫安。
研究小組在發(fā)電器官中植入元件制作出發(fā)電機(jī)原型。他們把發(fā)電器官切成3厘米直角型，固定在鋁和硅膠做成的容器中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在16個(gè)元件直列連接情況下峰值電壓1.5伏特，峰值電流0.25毫安。柴油發(fā)電機(jī)
電鰩利用平時(shí)存在于細(xì)胞膜內(nèi)的離子泵，使用三磷酸腺苷(ATP)能量產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)外離子差(電位差)。同時(shí)神經(jīng)纖維末端釋放出神經(jīng)傳達(dá)物質(zhì)乙酰膽堿，刺激細(xì)胞膜內(nèi)的離子通道，細(xì)胞外部的鈉離子立刻流入細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生電流。發(fā)電器官的細(xì)胞膜聚集眾多離子泵和離子通道，增加了電流密度。細(xì)胞的直列積蓄層產(chǎn)生高輸出發(fā)電。由于電鰩難以大量捕獲，研究小組未來(lái)將人工制作發(fā)電器官，融合微米、納米流體技術(shù)，從分子開(kāi)始自下而上地開(kāi)發(fā)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，研發(fā)出與發(fā)電細(xì)胞相同的材料。
該研究成果刊登在近日出版的英國(guó)《科學(xué)報(bào)告》雜志上。