未来电池可用糖水充电吗?
美国科学家发明了一种利用糖作为能源的新技术。
利用活细胞中发现的普通酶,一种新型的燃料电池就可以利用糖产生少量的电。如果这种技术可以实现规模化生产的话,那么只需要几滴你所喜爱的饮料就可以为你的手机充电了。
在燃料电池中,化学反应可以产生电流,这一过程通常依赖于贵重金属,例如铂,作为催化剂。在活细胞中,酶也在进行着类似的工作,分解糖并产生能量。
圣路易斯大学的谢莉·敏提尔说,以前研究人员在利用酶进行燃料电池的研究时,对于保持酶的活力十分头疼。但是,生物细胞能够不断产生新鲜的酶,而燃料电池中却没有在酶发生性质变化时保持这种酶更新的机制。
敏提尔和同是圣路易斯大学的圣塔玛拉·克劳茨巴赫已经发明了一种高分子聚合物,它能够将酶包围在一个微小的“袋子”中保护起来。这种高分子聚合物可以保持这种酶的活性长达数月而非几天。
在新的燃料电池中,包装着酶的微小的高分子聚合物“袋子”被植入到覆盖在一个电极的膜上。当含糖液体中的葡萄糖进入“袋子”时,其中的酶就会将其氧化,并释放出电子和质子。这些电子穿过膜并进入到电线中,通过电线到达另一极,在那里它们与空气中的氧气发生反应。这种通过电线的电子流就形成了能够产生能量的电流。
伊利诺伊大学的化学工程师保罗·克尼斯说:“无需使用贵重金属可以节省资金,而利用各种各样的酶则还能拓宽可以利用的燃料的范围。”
其他研究小组发明的酶化燃料电池可以使用更普通的燃料,例如酒精。敏提尔说,直接使用糖作为燃料将比发酵玉米或是甘蔗或是其他作物中的糖变成乙醇的能量效率更高。
现在敏提尔发明的燃料电池还只是能够将葡萄糖部分地氧化,所以它只能产生少量的能量。
敏提尔领导的研究小组现在正在研究将一系列不同的酶植入到它的燃料电池中以期获得更高的能量。
敏提尔预测说,可能需要三年时间才能将这种技术转化为消费产品。美国国防部资助了这项研究,它也对在战场上利用糖作为能源十分感兴趣。
能源种类按照属性可分为再生能源和非再生能源两大类。
再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等,它们在自然界可以循环再生。非再生能源在自然界中经过亿万年形成,短期内无法恢复且随着大规模开发利用,储量越来越少总有枯竭一天的能源称之为非再生能源。
非再生能源包括:煤、原油、天然气、油页岩、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。
一、可再生资源是什么
可再生资源是指消耗后可得到恢复补充,不产生或极少产生污染物。可以在自然界可以循环再生,是取之不尽,用之不竭的能源。如太阳能、风能,生物能、水能,地热能,氢能等。中国是国际清洁能源的巨头,是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。
二、可再生能源的种类及作用
1、太阳能:直接来自于太阳辐射。主要是提供热量和电能。
2、生物能:由绿色植物通过光合作用,将太阳能转化为化学能,储存在体内,可沿食物链单向流动,最终转化为热能散失掉。通过燃烧和厌氧发酵获得沼气来取得能量。
3、风能:由太阳辐射提供能量,因冷热不均产生气压差异,导致空气水平运动——风的形成。主要是通过风力发电机来获得能量。
4、水能:由太阳辐射提供能量,产生水循环,来自海洋的暖湿空气,受热上升,太阳能转化为势能,当在高山上形成降水后,水往低处流,势能转化为动能,就是水能。主要是通过水力发电机来获得能量。
5、海洋能:包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力,波浪、洋流的能量主要是受风的影响。主要是通过潮汐的动能来发电。
6、地热能:来自于地球内部放射性元素的衰变。可以用于地热发电和供暖。
7、氢能:通过燃烧或者是燃料电池来获得能量。
8、核能:通过核能发电站来取得能量。
上述能源都是可再生能源,而且是直接来自于自然界的一次能源。
三、不可再生资源是什么
非再生能源在自然界中经过亿万年形成,短期内无法恢复且随着大规模开发利用,储量越来越少总有枯竭一天的能源称之为非再生能源。非再生能源包括:煤、原油、天然气、油页岩、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。
四、非可再生能源的种类介绍
1、煤:煤是近代工业最重要燃料之一。煤是由有机物一生长在沼泽或河流三角洲之植物残骸分解而成现今世界各主要地区之煤炭蕴藏量,以非欧洲、亚洲及大洋洲、及北美洲等三个地区所占之比例最高,整体而言,现时煤炭之蕴藏量,估计可供我们使用二百年。
2、石油:石油一般认为是由地层中的有机物质“油母质”,经地温长时间的熬炼,一点一滴地生成而浮游于地层中。由于浮力的关系,石油在水中每年缓慢地沿着地层或断层向上移动,直到受不透油的封闭地层阻挡而停留下来。当此封闭内的石油越聚越多。
3、天然气:天然气是一种碳氢化合物,多是在矿区开采原油时伴随而出,过去因无法越洋运送,所以只能供当地使用,如果有剩馀只好燃烧报废,十分可惜。若以人工建筑设施存放天然气,在遭到外力破坏如地震、火灾等,极易产生危险。若以人工建筑设施存放天然气,在遭到外力破坏如地震、火灾等,极易产生危险。
4、化学能:化学反应所产生的能量称为化学能,除了燃烧煤、木材、石油及其制品产生的燃烧热外,还有电解化发电。电解化发电是将两种不同的金属板隔若干距离,一起浸入电解液中,金属板间会产生电压。两金属对于电解液的离子倾向力或溶解压不相同,发生化学变化,以电解方式放出能量。
电池就是利用这种原理制造成的。电池有两类,一种是用完就丢,不能再用的干电池,视为一次电池。另一种是可再充电,反复使用的蓄电池,即镍镉电池等,称为二次电池。
5、核燃料:核能也称原子能,是一种高效率持久的能源。核能发电是利用铀235的核分裂连锁反应释出大量热能,将水变成水蒸气,利用这些蒸气来推动发电机发电。
酒精化学名称为乙醇,化学式为:C2H5OH,能燃烧可做燃料,属于可再生能源。
糖类在化学上一类化合物,如淀粉,纤维素,葡萄糖(C6H12O6),蔗糖等都属于糖类。
用途:
太阳能:使用太阳电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;使用太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水;利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电;利用太阳能进行海水淡化。生物质能源:就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。沼气:是各种有机物质,在隔绝空气(还原条件),并必适宜的温度、湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。它含有少量硫化氢,所以略带臭味。发酵是复杂的生物化学变化,有许多微生物参与。反应大致分两个阶段:(1)微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质,如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。(2)由甲烷菌种的作用,使一些简单的物质变成甲烷。要正常地产生沼气,必须为微生物创造良好的条件,使它能生存、繁殖。沼气池必须符合多种条件。首先,沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气,是多种厌氧菌活动的结果,因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气,不透气、不渗水。其次,沼气池里要维持20~40℃,因为通常在这种温度下产气率最高。第三,沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖,必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中,人畜粪便能提供氮元素,农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四,发酵原料要含适量水,一般要求沼气池的发酵原料中含水80%左右,过多或过少都对产气不利。第五,沼气池的pH值一般控制在7~8.5。
可再生能源是重要的能源资源,开发利用可再生能源具有以下重要意义:1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社 会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经 济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多,人均能源消费水平低, 能源需求增长压力大,能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本 上解决我国的能源问题,不断满足经济和社会发展的需要,保护环境, 实现可持续发展,除大力提高能源效率外,加快开发利用可再生能源 是重要的战略选择,也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。 2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。 目前,我国环境污染问题突出,生态系统脆弱,大量开采和使用化石 能源对环境影响很大,特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高,二 氧化碳排放增长较快,对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保, 开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源,对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。 3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农 村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区,能源基础设施落后,全 国还有约 1150 万人没有电力供应,许多农村生活能源仍主要依靠秸 秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再 生能源资源丰富,加快可再生能源开发利用,一方面可以利用当地资 源,因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题,另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源,使可再生能源成 为农村特色产业,有效延长农业产业链,提高农业效益,增加农民收 入,改善农村环境,促进农村地区经济和社会的可持续发展。 4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转 型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛,各地区都具有 一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用 当地自然资源和人力资源,对促进地区经济发展具有重要意义。同时, 可再生能源也是高新技术和新兴产业,快速发展的可再生能源已成为 一个新的经济增长点,可以有效拉动装备制造等相关产业的发展,对 调整产业结构,促进经济增长方式转变,扩大就业,推进经济和社会 的可持续发展意义重大。 当前,国际石油价格一再飙升,能源消费大国苦不堪言,因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。
不可再生能源:泛指人类开发利用后,在现阶段不可能再生的能源资源,叫“非可再生能源”。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中,经过漫长的演化而形成的(故也称为“化石燃料”),一旦被燃烧耗用后,不可能在数百年乃至数万年内再生,因而属于“不可再生能源”。除此之外,不可再生能源还有,煤、石油、天然气、核能、油页岩。
不可再生能源的用途很多了,比如煤可以用于直接取暖,化工原料,工业燃料,可以发电,现在正在研究煤转化石油的工艺,以期待通过我国储存的大量煤炭资源取代能源安全存在巨大隐患的石油。石油的各种转化产品包括汽油、煤油,航天用油等等。天然气可以发电,可以用作汽车燃料,现在很多公交车都是燃气的了,还有就是很大程度的居民用气,清洁无污染,但是不可再生。核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。
充电时消耗的电能是可再生能源的,手机充电时消耗的电能最初就是可再生能源的。
电能,是指使用电以各种形式做功(即产生能量)的能力。
这是一部纪录片,男主亲身试验,为我们讲述糖的故事。
澳大利亚演员达蒙·加梅乌,长期保持健康饮食,不吃精制糖。
为了自己即将出生的孩子,也为了给“糖和健康的关系”一个真相,他决定亲自试验。
在糖分分析顾问、血液测试专家、营养专家、健康监督专家的协同下,共同完成这项伟大的试验。
澳大利亚人每人每天的摄糖量在40茶匙 (一勺糖相当于4g,40勺为160g,文中将糖的计量单位统一用“勺”),达蒙需要每天摄入40茶匙的糖,来测试高糖在体内的变化。
试验之前,男主每天摄入大概2300的卡路里,50%来自优质脂肪(比如牛油果和坚果),26%来自蛋白质(比如肉、鱼、蛋),24%来自碳水化合物(比如新鲜的蔬菜)。
体重76公斤,腰围84厘米,血液测试结果肝脏很健康,甘油三脂含量很低,身体很健康。
男主在试验期间,保持以前的运动量,食用麦片、低脂酸奶,果汁等食物。卡路里摄入量不变,没有吃“垃圾食品”。
完成实验后,男主又进行了血液测试和身体测试,并和专家们对自己的身体状态进行了分析。
首先是肝脏,肝脏健康的重要指标是激素ALT,一个月后,从安全值下20升到安全值上20,也就是说男主 从最健康的20%变成了最不健康的10% 。
甘油三酯水平(血液里的脂肪量),从健康的0.08上升到1.5。
高甘油三酯量,表明健康的胆固醇变成了小的、密集的低密度脂蛋白,有得心脏病的风险。
体重增加了8.5kg,体脂增加了7%。
腰围胖了10cm。
60天,男主脂肪肝症状已经出现,胰岛素抵抗也快出现,结果让人十分震惊。
通过这个试验,我们明白了 糖就是“元凶” 。接下来我们来揭开“糖的秘密”。
1、葡萄糖: 葡萄糖是我们生命的能源物质,面包、面条、蔬菜、谷物等,都能转化为我们所需要的葡萄糖,同时能够供应我们的细胞和器官。
2、乳糖: 来源于乳汁中,如果有乳糖不耐受,就会伴随着肚子疼。
3、蔗糖: 由50%的葡萄糖和50%的果糖组成。
现在,果糖无处不在。
为期60天的试验,男主需要保证每天摄入的糖分在40勺,而且必须是隐藏在加工过的健康食品和饮料中的糖。
因为要吃所谓的“健康食品”,所以不能是巧克力,冰淇淋,炸鸡等“垃圾食品”。
市面上的果酱,低脂酸奶,咖啡,奶茶等都含有大量的葡萄糖和果糖。
食物中的很多糖我们是难以发现的。
一个苹果有4勺糖,四个苹果就是16勺糖,但是如果我们把苹果都榨成汁喝下去,一杯果汁可能还喝不饱,但是如果我们吃两个苹果,可能就已经很饱了。
糖就是市面上很多精美包装下面的真相。
如果这就是你的一日三餐,快算算一共摄入了多少糖。
早餐:一杯低脂酸奶=10勺糖
零食:一份冻酸奶,11勺糖
午餐:鸡肉加酱,一瓶饮料,12勺糖
下午茶:甜品,7勺糖
糖进入身体后,会分解成葡萄糖和果糖,它们用各自的方式通过肝脏。
在肝脏中, 葡萄糖 被有效地利用,立刻被用作能量物质,或者储存起来,像一颗备用电池。
而肝脏没有处理 果糖 的功能。因此不管肝脏需不需要,果糖都被运到了血液中,如果我们的“备用电池”是充足的,那么果糖就很快被转化成脂肪。
有些果糖会一直停留在肝脏中,那就有得胰岛素抵抗症和糖尿病的风险。
肝脏里的脂肪进入血液,成为甘油三酸酯,会导致超重,血管堵塞和心脏病。
很多食物会产生果糖,胰岛素就会释放出来,它是打开细胞大门的钥匙,来吸收所有果糖,从血液中转移出来用作能量物质。
血液中果糖越多,胰岛素含量就越高。当血液中胰岛素在处理果糖时,它让脂肪细胞保持不变,实际上是停止了脂肪燃烧。
所以当我们吃了很多糖,体内的胰岛素含量不变,它不改变脂肪细胞,当胰岛素处理这些糖的时候,脂肪不能被分解利用。
吃太多糖还会使皮肤变差,脸上长痘,眼袋明显,面容憔悴。
一次刺激之后而来的是高度集中和能量。大脑和身体在利用葡萄糖,如果葡萄糖水平持续上下波动,心理功能会不稳定。如果葡萄糖稳定,那么人就会清醒。
当我们摄入糖分的时候,血糖会升高,但是很快又会回落。
因为胰岛素处理了糖分,能将糖运往细胞用作能源。但当血糖含量降了,大脑就不兴奋了。因此,身体又会释放压力激素(比如肾上腺素),把大脑拉回之前的状态。
反复刺激,情绪就会有波动,甚至失控。
一次刺激之后而来的是高度集中和能量。大脑和身体在利用葡萄糖,如果葡萄糖水平持续上下波动,心理功能会不稳定。如果葡萄糖稳定,那么人就会清醒。
大脑看到高糖食物会被刺激到,然后会释放多巴胺。接着,大脑会让我们吃了它,因为能迅速补充能量,让人愉悦。
食物送入嘴巴里面,是甜甜的味道,类鸦片和内咖肽释放出来,让我们感觉到疯狂,但是这种感觉不会持续很久。
如果一个人甜食吃得足够多,大脑会建立起这种快感,形成一种潜意识或无意识行为,然后甜食图片就能很轻易地激发,从而造成对糖的依赖。
葡萄糖影响进食控制中心,果糖作用于情绪,二者合一就很难协调。
当我们吃了很多高糖食物时,就越来越想吃更多的高糖食物。如此反复,如同上瘾一样很难戒掉,最终身体出现问题。
男主在试验中,每天摄入的热量和试验前摄入的热量差不多。
但是试验前吃的食物比如牛油果,坚果,卡路里含量很高,是糖的热量的两倍。但是男主的肝脏却因为吃糖长了很低脂肪。
不要只去关注食物的卡路里,卡路里一样的食物本质却不同。
很多食品工业宣传道,糖里面的卡路里和蔬菜肉类里面的卡路里是一样的,为了不变胖,少吃一点就可以了。糖业强调的是卡路里就是卡路里,但是它们在人体内是不一样的。
也许,我们需要重新定义卡路里和热量。
糖和我们的心脏、情绪和身体有着复杂的关系。表面像是一个小甜心,实际上有可能是小恶魔。
看完这部电影,让我对“糖”望而却步,也让我对卡路里有了新的思考。
超市货架上,大部分食物都是经过加工而成的,精致的外包装下,隐藏着大量的糖,在无形中对我们的健康造成了非常大的影响。
天然的才是最安全的,平时的饮食中,我们还是要以天然食物为主,拒绝加工食品,拒绝高糖。为自己和家人的健康负责。