电鳗+折纸：可折叠3D浓差电池

　　电鳗有独特的放电能力，能产生足以将人击昏的电流，有“水中高压线”之称。而浓差电池的总反应过程是电池体系中存在物质浓度梯度，通过物质的浓差扩散实现电能输出。

　　浓差电池由正极、负极和电解液组成，分为电极浓差电池和电解质浓差电池，前者是由电极本身活性物质浓度差别引起电势差，后者是由电池中电解质浓度差异引起电极电势差异，因此浓差电池电极电势的大小与电解质溶液浓度有关。

　　浓差电池的总反应过程是单质或离子等一种物质从高浓度状态向低浓度状态转移的过程。现实生活中，海水盐产能发电是最典型的应用代表。据报道，全世界海水盐差的能量资源高达30亿千瓦。为充分开发利用这种能量，科学家利用浓差电池原理，在离子交换膜间隔的两个容器中分别装入海水和江河水并分别插入电极，从而搭建出一个简单的电解质浓差电池。海水中高浓度的钠离子或氯离子可自由扩散到低浓度江河水中，只要海水和江河水的盐浓度不相同，两者的电势就一直存在，即可持续发电。

　　制造浓差电池的关键之一在于浓度梯度的构建，离子梯度越大，产生的电压越大。实际上，浓度梯度普遍存在于自然界生物体中，其中电鳗无疑是完美利用离子浓度梯度放电的典型代表。其体内排列着6000至1万枚肌肉薄片，薄片间被结缔组织间隔，且有许多神经直通中枢神经系统，每枚肌肉薄片就是一个发电细胞，也就是一个微型浓差电池。

　　早在2017年，就有研究者首次通过模仿电鳗设计了一种四聚体凝胶电池，一个电池平均可以产生约0.18伏电压。但这种凝胶电池制备过程烦琐，电池组分复杂，限制了后续扩展利用。

　　在此基础上，某科研团队结合电鳗放电原理和传统浓差电池基础理论，设计了一种新型的简单、柔性、安全、易规模集成的浓差电池，产生的电压值接近发电细胞发电能力的4倍。

　　尽管这种浓差电池已远超电鳗发电细胞的放电能力，但仍面临一个难题——电池的规模集成，这是浓差电池能落地应用的关键。为此，团队模仿电鳗电细胞的串联结构，通过水平堆叠方法实现了浓差电池的串联设计，电压数值可随串联数目的增加稳定增长，126个电池单体连接可产生高达60伏的电压。同时，受折纸艺术启发，他们通过特殊的Miura-ori策略将56个电池单体整合在一张纸上，形成可折叠的3D电池，可瞬间产生22伏左右的电压。集成的浓差电池可为电子设备供电，证明其具有实际应用潜力。