Forbedring af elektronoverførsel i enzymatiske biobrændselsceller

Et team af forskere med medlemmer fra institutioner i Singapore, Kina og Storbritannien har fundet en måde at forbedre elektronoverførsel i enzymatiske biobrændstofceller. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturenergi , de beskriver deres teknik og hvor godt den virker. Huajie Yin og Zhiyong Tang med Griffith University i Australien og National Center for Nanoscience and Technology i Kina, tilbyde et nyheder og synspunkter om det arbejde, teamet har udført i samme tidsskriftsudgave.

Enzymatiske biobrændselsceller er, som deres navn antyder, en type brændselscelle baseret på enzymer som katalysatorer i stedet for dyre metaller. På grund af deres potentiale, videnskabsmænd har været ivrige efter at finde måder at overvinde problemer, der har hæmmet kommercielle applikationer - de forventes at være meget billigere at lave end dem, der nu er i brug.

I øjeblikket, enzymatiske biobrændstofceller er ineffektive, har en kort levetid og producerer ikke meget strøm. Disse problemer, forskerne bemærker, skyldes vanskeligheden ved at forbinde enzymer og elektrodeoverflader. I denne indsats, de hævder at have overvundet noget af det problem ved at kombinere to tidligere udviklede metoder, der sigter mod at løse problemet. Den første metode involverer at forbinde et enzym til overfladen af ​​en elektrode på en sådan måde, at elektronerne kan tunnelere mellem de to - det kaldes direkte elektronoverførsel. Den anden metode involverer en mediator, der bruges til at hjælpe overførslen - det kaldes, helt naturligt, medieret elektronoverførsel.

Forskerne kombinerede de to tilgange for at udnytte fordelene ved hver. De brugte laccase som enzym og designede et overførselssystem, der var forbundet med en speciel type kulstofnanorøroverflade for yderligere at forbedre elektronoverførsel. Systemet var lavet af tre dele, en ABTS-forbindelse (til at tjene som mediator), beliggende mellem en polypyrrolgruppe i den ene ende og en pyrengruppe i den anden.

Ved at teste deres teknik, holdet fandt, at den maksimale OOR-strømtæthed nåede så højt som 2,45 mA/cm ² og deres enhed var i stand til at holde halvdelen af ​​sin ORR-strøm i 120 dage. De foreslår, at deres resultater viser lovende og forventer yderligere forbedringer, efterhånden som de forfiner teknikken.

© 2018 Tech Xplore