Elektrodedesign baner vej for bedre biobrændselsceller, elektrokemiske enheder

Enzymelektroder er nyttige i en række anvendelser, herunder biosensingsystemer og elektrokemiske enheder. Biobrændselsceller (BFC'er) er særligt lovende kandidater til at drive en række bioelektroniske enheder ved at omdanne biokemisk energi til elektricitet under milde biologiske forhold.

På trods af deres egenskaber giver de fleste biobrændselsceller lav effekt og kortsigtet driftsstabilitet på grund af deres dårlige elektronoverførsel mellem enzymer og elektroder og mellem naboenzymer. Disse elektronoverførselsproblemer er tæt forbundet med ydeevnen af ​​næsten alle elektrokemiske sensorer, inklusive BFC'er og anden bioelektronik.

I Anvendt fysikanmeldelser , behandler forskere fra Korea og USA disse mangler via en amfifil samling designet til at forberede højtydende biobrændstofceller.

Tilgangen, som kan inducere gunstige grænsefladeinteraktioner mellem elektrokatalysatorer og væsentligt forbedre elektrodernes elektronoverførselskinetik, genererede hybride biobrændstofceller med høj effekt og god driftsstabilitet.

"Vores nye elektrodedesign ved hjælp af en amfifil samling, som bryder med det almindelige perspektiv for enzymimmobilisering, kan maksimere elektronoverførslen ved enzym/enzym og enzym/elektrode grænseflader samt realisere høj driftsstabilitet, hvilket inducerer dannelsen af ​​en perfekt og nanoblandet enzymlag," sagde forfatteren Cheong Hoon Kwon.

Metoden inducerede gunstige grænsefladeinteraktioner mellem elektrokatalysatorer og forbedret elektronoverførselskinetik af elektroder. Det opnåede en hidtil uset massebelastning af hydrofilt enzym og hydrofobe/ledende metalnanopartikler og øgede i høj grad elektronoverførselseffektivitet og strømtæthed.

Amfifile samlede multilag bestående af glucoseoxidaser i vandige medier og hydrofobe/ledende nanopartikler i ikke-polære medier blev aflejret på bomuldsfiber/tekstil for at danne anoden, hvilket især har øget elektronoverførselseffektiviteten og immobiliseringsstabiliteten. Katoden blev dannet ved at sputtere platin på de guld nanopartikel-coatede bomuldsfibriller for at forbedre effektiviteten af ​​iltreduktionsreaktionen.

Forskerne mener, at samlingsmetoden kan danne grundlag for fremstilling af en række højtydende elektrokemiske enheder, herunder biobrændselsceller.

"Vores resultater kan være af væsentlig interesse for forskellige forskere og ingeniører, der arbejder inden for områderne selvsamling, energikonvertering og elektrokemiske sensorer, ud over BFC'er," sagde Jinhan Cho, en medforfatter på papiret. + Udforsk yderligere

Bomuldsbaseret hybrid biobrændstofcelle kunne drive implanterbart medicinsk udstyr