用于产生电的装置制造方法及图纸

一种用于产生电的装置（６），具有第一电极（１）和第二电极（２）以及隔离层（３），所述隔离层（３）被布置在所述两个电极（１，２）之间并包括至少一种两性离子化合物和／或一种自由基化合物。在将两个电极（１，２）和隔离层（３）结合在一起后，在两个电极（１，２）之间施加一特定时间段的外部电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分的，用于产生电的装置以及用于制造该 用于产生电的装置的方法。
技术介绍
在活细胞中，包括大量功能确定的膜系统或复合体，它们用于各种目的，例如，信 息处理、信息传递、产生电能、代谢物合成以及其他功能，由此确保细胞的成活和正常功能。 特别是，这种系统是嵌入在膜的脂质基质中的蛋白质组件，并在空间上被定向。典型的示例 为嗜盐菌的色蛋白(已知为菌视紫红质，类似于哺乳动物的视觉系统蛋白)；视紫红质，脊 椎动物视网膜上的感光的光感受器细胞色素；转运三磷酸腺苷，用于主动地和能量独立地 将离子沿其电化电势梯度逆向运输的膜系统；细胞色素氧化酶，所有好氧生物的呼吸链的 最后组分；质膜的Na+、K+活化的三磷酸腺苷；这种消耗了细胞内大部分能量的能量产生系 统提供了将钠和钾沿它们的梯度逆向运输的能量。所述系统的含量在承担执行用于生物体 的所述或任一需求的电工作的器官(黄貂鱼的神经、大脑、放电器官等)中尤其高。所列举的生物器官结构以及类似功能的其他生物器官结构的最重要的结构单元 是所知的转运蛋白和受体蛋白。所述蛋白直接参与了生物系统内电子、离子以及各种物质 等的运输。下述蛋白被通常归为转运蛋白细胞色素C;叶绿素(参与从供体到受体的电子 转运)；氧化还原酶(氧化还原作用的催化剂)；转移酶(用于将各种基团从一个分子转运 到另一个分子的催化剂)；血色素，血蓝蛋白和肌红蛋白(氧气载体)；血清蛋白(在血液中 转运脂肪酸)，β-脂蛋白(脂质转运)；血浆铜蓝蛋白(在血液中转运铜)，膜脂质交换蛋 白，以及许多其他蛋白。受体蛋白的实例为动物视觉系统的视紫红质，以及与之密切关联的 菌视紫红质。视紫红质在各种生物系统中充当质子泵，其直接将各种离子(H+、D+和其他离 子)转运穿过细胞膜，并将所述膜之间的电势差维持在一定值，该值足以使得嗜盐细菌在 极端环境下存活，或使动物的视觉刺激能够产生。所述的生物系统同时在结构上和空间上被精确分级或构造，并处于不同的级别水 平。一级结构定义了链中的一系列不同的级别亚基，二级结构定义了所述链的折叠样式 (α-螺旋、β-结构、β-转角或一些其他结构)以及三级结构是链的空间方向。已知的四 级结构描述了蛋白质组件的不同独立亚基之间的空间关系和可能的相互作用。膜系统是主 要由不同的亚基组成的蛋白质组件，其特征由所有四个结构层级决定，并被嵌入膜的脂质 基质，以便被精确地定向，并作为一个单元而发挥作用。布置在脂质膜中的亚基这一极为严 格的取向允许了 活体内的生物系统使分级的生物材料中的电荷载体可进行(穿过膜的) 定向运动，还允许了在这些生物材料的限度上产生电势差，以及允许在活体内将其应用为 电动势的来源。每一蛋白质的亚基均是氨基酸。根据PH值的不同，每个氨基酸处于极性单价离 子(带有正电荷或负电荷)的形式，或处于两极离子(两性离子)的形式，即带有质子化的 氨基(ΝΗ3+)以及去质子羧基(C00—)。更具体而言，事实上，在中性条件下(ρΗ = 7.0)所有的氨基酸以两性离子的方式存在。因为这样的两性离子亚基是相互作用的原子(例如，C、 0、N、H和其他原子)的特定结合，并包括至少两个带有正电荷(+ ；这大体是质子化的氨基 NH3+)和负电荷(-；这大体是去质子的羧基COO—)的基团。这样的亚基事实上是一种结构复 杂，功能稳定以及独立的单元，其具有在空间上相隔离的电荷，这些电荷限定了其面积内的 相应的电势差和电场强度。由于产生和维持膜势能对于满足细胞的基本功能是至关重要的，因此膜结构或膜 基质需要被形成为非导电的、电绝缘的结构。在电气工程学中，通过非导电层隔离电荷来工 作的系统被称之为电容器。因此，像绝缘层一样将带电原子和分子(离子)与生物有机亚 基隔离的生物膜与电容器类似地工作。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种用于产生电的新型改进装置，以及制造用于产生电的装 置的方法。通过根据独立权利要求的用于产生电的装置和用于制造这样的装置的方法，可 以实现这些和其他专利技术目的。在从属权利要求中给出了更优选的实施方案。
技术实现思路
当前的发现令人惊讶的是，对于——包括第一电极和第二电极以及布置在这些电 极之间的隔离层的——用于产生电的装置，当所述隔离层包括至少一个两性离子化合物和 /或自由基化合物时，能够得到改进。所述两性离子化合物可以是氨基酸，优选为天然氨基 酸。甘氨酸或组氨酸是尤其适合的。所述自由基化合物优选为稳定的，并具有至少有限的 水溶性。尤其适合的是有机自由基，例如芳烃自由基。更尤其适合的是芳基三取代的甲基 自由基，例如Wi3C基，即三苯甲基。由于离域π体系，所述自由基对于在隔离层中转运电 子具有有利的作用，并且，由于这些η体系上的质子结合，所述自由基对于质子的转运也 具有有利的作用。除了其他材料状态外，两个电极之间的隔离层有利地具有凝胶或固体形式的载体 材料。一个适合的实例是亚麻或棉质的纺织物或编织物，例如棉纱。同样尤其适合的是含 纤维素的复合材料，例如由以下成分组成或包括以下成分的材料纤维素纤维或其他高分 子量多聚糖，尤其是葡聚糖，或壳质(β-1，4连接的N-乙酰氨基葡萄糖)。所述的有利的隔 离层可以由有机原料制造，例如植物纤维。纤维素纤维促进了隔离层的内部结构的形成，并 因此增强了本专利技术装置的功能。瑞士专利申请No. 1889/08描述了用于制造本专利技术装置的隔离层的尤其适合的材 料，该专利申请的内容将形成本专利技术的公开内容整体中的一个部分。在所述的有利方法中，使用强交流电磁场处理所准备的适合的含纤维素的材料 (例如麦杆纤维浆)，以破坏有机原料在细胞间和细胞内的连接。所述的有利影响可以通过 进一步添加铁磁颗粒来改进，所述颗粒的长度例如可以是3-5mm，直径可以是0. 1至2. 5mm。 铁磁颗粒的比例是例如1-20重量％，而液体部分可以最高至40重量％。交流电磁场中的 电磁颗粒促进了有机材料的分解。在制造出有利的纤维素材料之后，将它们以必要的形式布置在本专利技术装置中，例 如，以两个电极之间的薄层的形式。接着，干燥所述纤维素材料。也可进行所述层的额外的硬化。4可能的是，在这一较早时候，将本专利技术装置的两性离子化合物和/或自由基化合 物添加至含纤维素材料，或者在晚些时候应用所述相应的化合物。因此，用于产生电的本专利技术的装置包括了第一电极和第二电极，以及布置在这两 个电极之间的隔离层。所述隔离层包括至少一种两性离子化合物和/或自由基化合物。所述两性离子化合物优选为氨基酸，尤其是天然氨基酸，并优选为甘氨酸或组氨 酸。其后，自由基化合物优选为稳定的有机自由基，尤其是三芳甲基自由基，并优选为三苯 甲基或其衍生物。所述隔离层的pH值优选为被选择为使得存在最大浓度的中性两性离子。本专利技术装置的第一和/或第二电极可以包括，例如碳、锡、锌或有机导体。所述装 置的电极中的一个或两个优选地涂有适于冷电子发射的材料——优选通过溅射、气相沉积 或等离子涂覆。在装置的一个有利实施方案中，所述隔离层具有载体材料。这一载体材料可以是 凝胶或固体的形式。所述载体材料优选为织物纤维，优选为由纤维素，尤其是亚麻或棉质， 制成的纺织物或无纺织物。在另一优选变体中，载体材料包括含纤维素和/或含壳质材料。优选地，所述含纤 维素和/或含壳质材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生电的装置（６），包括第一电极（１）和第二电极（２），其特征在于，包括至少一种两性离子化合物和／或自由基化合物的隔离层（３）布置在所述两个电极（１，２）之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·高基切夫，
申请(专利权)人：菲利普圣日耳曼股份公司，
类型：发明
国别省市：CH