网站地图
 
 
当前位置: 首页 » 资讯 » 新闻快报 » 澳门金沙真人视讯_自组装生物燃料电池发电

澳门金沙真人视讯_自组装生物燃料电池发电

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-06 13:26  浏览次数:0
摘 要:研究人员开发了第一个功能齐全的生物燃料电池,其生物催化剂(在发电中起关键作用的酶)直接自组装到电极上。在大约5分钟内,添
     研究人员开发了第一个功能齐全的生物燃料电池,其生物催化剂(在发电中起关键作用的酶)直接自组装到电极上。在大约5分钟内,添加到生物燃料电池溶液中的酶-纳米颗粒混合物选择性地与阳极或阴极结合,从而形成生物燃料电池的关键成分。
 
    由Andreas Stemmer领导的研究人员,以及eth z_rich纳米技术小组的Alexander Trifonov和Ran Tel Vered,在最近一期的ACS Nano上发表了一篇关于自组装生物燃料电池的论文。Trifonov告诉phys.org:“我们已经展示了一种自我组装的生物燃料电池,它提供了可通过磁场开关的按需发电。”该系统还可以多次重复使用电极,只需更换活性元素。”
 
      近年来,自组装方法作为一种制造各种纳米结构的工具被研究,其在燃料电池、电池以及其他储能和发电设备中具有潜在的应用前景。在自组装中,最常见的策略之一是使用力场(电场、磁场等)使某些区域对纳米粒子更为有利,引导它们在这些区域聚集。然而,到目前为止,还没有形成一个完全功能的生物燃料电池使用任何直接自组装方法。
 
     生物燃料电池是用来将含有果糖的液体,如葡萄汁,转化为电能的。为了做到这一点,细胞利用酶作为活性元素,将糖中的电子(通过氧化)释放到阳极中。然后电子通过电线到达阴极,产生电流。在阴极,其他酶利用溶液中的电子(通过还原,氧化的逆过程)和氧来产生水。生物燃料发展面临的最大挑战之一是固定氧化和还原催化酶,使其靠近电极,以确保糖释放的电子最终在氧气还原过程中结束。固定化是必要的,以便氧化和还原过程同时发生,使连续电流通过电线。如果生物燃料电池的一个隔间(阴极或阳极)不能正常工作,整个过程就会停止。
 
    这就是自组装过程变得非常有用的地方,因为它迫使两种酶(氧化催化和还原催化)紧密结合到适当的电极(分别是阳极或阴极)。这些酶首先与碳涂层的磁性纳米颗粒杂交,纳米颗粒本身附着在两种配体中的一种,这两种配体是具有特殊化学性质的分子。当这些酶-纳米颗粒杂化物的混合物放置在生物燃料电池中时,配体和电极之间的反应迫使氧化催化酶-纳米颗粒与阳极结合,而还原催化酶-纳米颗粒与阴极结合。这实现了将酶固定在适当的电极上的目标,并允许不间断的氧化和还原过程。
 
      研究人员还展示了设计的另一个潜在的有用特性:拆卸。由于纳米颗粒是磁性的,施加的磁场使酶纳米颗粒与电极分离,从而终止电流,并将纳米颗粒释放到可将其去除的电解质中。然后可以添加一批新的酶纳米颗粒,像以前一样,这些纳米颗粒可以自动组装到电极上。这种用新的生物催化剂更新旧的降解生物催化剂的能力提供了一种使细胞重新通电并延长其寿命的方法。与非自组装生物燃料电池相比,当前版本的生物燃料电池具有相对较低的功率输出,但研究人员预计,通过各种优化技术可以显著提高性能,他们计划在未来进行研究。其他的研究领域包括为不同的功能定制不同分子的酶纳米颗粒,以及修改细胞以使用不同的燃料。
 
     特里方诺夫说:“未来的计划是扩大目前所提出的各种酶的技术,这将使能量从许多不同的燃料(如葡萄糖、乳酸、醇类等)中获得。”此外,我们的目标是延长这种生物燃料电池的寿命,同时测试自组装过程中不同的相互作用组合,以扩大酶-磁-纳米颗粒杂交(所展示技术的主要问题)所覆盖的表面积,从而提高生物燃料电池的寿命。装置的最终功率输出。”
 
 
[ 资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  【澳门金沙真人视讯_自组装生物燃料电池发电】相关评论

 
推荐图文
推荐资讯
点击排行