在体酶生物燃料电池的研究进展

酶生物燃料电池(Enzymatic biofuel cells,EBFCs)具有高专一性和催化性能,可催化与氧化还原反应有关的燃料并获得电能.可用的生物燃料,如葡萄糖、乳酸和丙酮酸盐,可以从汗液、泪液和血液中提取,因而以体液为燃料的EBFCs在可植入式或可穿戴式设备中具有良好的应用前景.采用生物电催化机理对酶生物燃料电池在体液发电中的应用进行了研究,以及对可植入式或可穿戴式生物燃料电池的主要挑战和未来的前景进行了展望.

酶生物燃料电池

酶生物燃料电池是以酶为催化剂,直接将燃料中的化学能转化为电能的装置,其作为一种高效、清洁、可持续供给并可替代化石燃料的能源装置,逐渐成为研究的热点。由于酶在生物体外难以较长时间保持生物催化活性,因此酶生物燃料电池的稳定性差且寿命较短。另外,酶生物燃料电池也有输出功率不高的缺点。为了解决这些问题,可以从酶的固定方法和载体材料方面寻找突破口,实现酶的活性中心和载体材料之间高效的电子转移,并改善酶所处的环境。从酶的固定化和载体材料两个方面概述近几年的研究进展。

固定化酶阳极修饰在酶生物燃料电池研究中的进展

酶生物燃料电池(EFC)作为一类新型能源,近两年,已成为各国科学家的研究热点。一直以来,功率问题是影响EFC发展的瓶颈,而酶与电池阳极之间的电子转移速率是影响EFC产电性能的重要因素之一。通过阳极修饰可以促进电子转移速率,进而提高EFC产电性能。本文综述了固定化酶阳极修饰在EFC研究中的进展。

酶生物燃料电池自供能传感器的研究现状及应用

在现代分析领域中,对于生物传感器的要求不断倾向于微型化和便捷化。基于酶型生物燃料电池的自供能传感器在检测目标物的同时可以提供能量,避免了外电源的使用,为生物传感器的微型化和便捷化发展提供了有效途径,日益成为人们关注的焦点。本文按照设计原理进行分类,对近五年内发展的基于酶型生物燃料电池的自供能传感器进行了综述,并展望了其今后的研究趋势和应用前景。

酶燃料电池的研究进展

酶燃料电池原料来源广泛、生物相容性好、在常温常压和中性溶液环境中工作、可以用多种天然有机物作为燃料,是一种可再生的绿色能源,可作为微型电子装置来提供电能。通过介绍酶燃料电池发展及其应用,对当前酶燃料电池发展所遇到的瓶颈及挑战进行系统分析、总结。目前,针对所得酶燃料电池的能量密度较小,且输出功率较低,未能满足商业化的要求等限制因素,仍然需要进行大量研究,本文综述了酶燃料电池发展中存在的瓶颈,为今后为酶燃料电池的研究提供一点帮助。

生物燃料电池酶电极的研究进展

综述了生物燃料电池酶电极的研究进展,尤其是近年来在氧化还原酶的种类、电子介体电极、直接电子传递电极以及固定化酶等方面的研究成果。从提高生物燃料电池的转换效率出发,分析各因素对酶电极性能的影响,包括针对不同底物燃料使用相应的氧化还原酶实现电极之间的电子传递、小分子或聚合物中介体存在下提高电流密度、导电聚合物等修饰电极对直接电子传递效率的贡献,以及物理或化学的酶固定化方法增加酶的稳定性等。因此采用新材料及新工艺构筑酶电极,最大程度上保持酶的活性,提高载酶量及电子传递效率,将成为该领域未来的发展方向。

基于三维石墨烯的甘油酶生物燃料电池的构建及其性能研究

本文采用修正的Hurnmers方法制备了氧化石墨,通过超声波剥离得到氧化石墨烯溶液,用水热法进行还原,制得三维石墨烯。结果表明,制备的三维石墨烯材料具有多孔结构,且还原后某些含氧基团消失。所构建的酶生物燃料电池以三维石墨烯(GN)为载体,以麦尔多拉蓝(MB)为导电介体,用Nafion(NF)固定甘油激酶(GK)和甘油-3-磷酸氧化酶(GPO)制备阳极催化电极,并以Pt/C作为阴极催化剂。结果显示,基于NF/GN/MB酶修饰碳纸电极的甘油酶生物燃料电池具有良好的放电性能,开路电位达到0.77 V,并在0.42 V取得最大功率密度42.05μW/cm2。论文中对该酶生物燃料电池的组装、工作条件等进行了优化,用极化曲线法和交流阻抗法对其性能进行了评价。该酶生物燃料电池将为生物柴油副产物甘油的处理,提供一种清洁可靠的能源再利用方式。

基于碳纳米材料的酶生物燃料电池及应用

如何为植入式和可穿戴电子设备提供长期、稳定、高效的电能一直是其研究的关键和难点.酶生物燃料电池因具有生物相容性好及在酶活性足够稳定的情况下理论功率密度接近无限等特点,成为近年来植入式和可穿戴电子设备在体供电设计的首选方案.碳纳米材料在酶生物燃料电池中的应用更是将其性能实现了跨越式发展.本文重点介绍了基于碳纳米材料的酶生物燃料电池的近年发展及其应用,以及未来发展中需要解决的问题.

基于酶型生物燃料电池发展的自供电生物传感器的应用进展

重点综述了基于酶型生物燃料电池发展的自供电式生物传感器的工作原理和在检测分析酶的底物、酶抑制剂以及临床上病毒与生物标志物等方面的研究进展,并对今后的研究趋势进行了展望。

生物燃料电池研究进展

生物燃料电池利用生物催化剂直接把化学能转化为电能,具有燃料来源广泛、反应条件温和、生物相容性好等优点。按采用催化剂的不同,可分为微生物燃料电池和酶生物燃料电池。简述了生物燃料电池的工作原理,综述了其最新的研究进展。微生物燃料电池发展的新方向主要是无介体微生物燃料电池的研究和高活性微生物的选用;而酶生物燃料电池的研究,集中在寻找固定酶的新方法,发展体积更小的无介体酶生物燃料电池,以及与太阳电池相结合等方面。对生物燃料电池未来的发展方向进行了展望。

生物燃料电池的研究进展

简要介绍生物燃料电池的工作原理、分类,归纳近年来国内外研究现状.讨论了电子传递媒介体在生物燃料电池中的作用以及如何提高电池性能的对策.最后,探讨了影响生物燃料电池研究进展的瓶颈,并展望其应用前景.

生物燃料电池的研究进展

综述了国内外生物燃料电池的最新发展状况,详细介绍了微生物燃料电池和酶生物燃料电池的结构及原理,并展望了生物燃料电池的应用前景。

GOD/Lac生物燃料电池的构建与性能研究

使用葡萄糖糖氧化酶(GOD)和漆酶(Lac)分别做酶生物燃料电池的阳极与阴极,构成了GOD/Lac酶生物燃料电池。首先通过循环伏安法研究了酶生物燃料电池阳极催化剂GOD和阴极催化剂Lac在碳布基底电极上的直接电化学行为,结果表明:GOD与Lac在该修饰电极上均完成了一个直接、可逆的电化学过程,保持了自身的生物学活性,为成功构成GOD/Lac酶生物燃料电池提供一个必要条件。其二,采用葡萄糖作为GOD/Lac酶生物燃料电池的阳极燃料,氧气(O2)作为GOD/Lac酶生物燃料电池的阴极燃料,使用充放电仪测得该GOD/Lac酶生物燃料电池在38.5 mV处的最大输出功率密度为0.108μW.cm-2,电流密度为2.75μA.cm-2。

纳米材料在生物燃料电池中的应用

酶生物燃料电池的寿命短以及能量密度低都与酶的稳定性、电子迁移速率和酶载量相关。采用纳米粒子、纳米纤维和介孔介质作为酶固定化的支持物,由于纳米材料巨大的表面可以增加酶载量和促进反应的发生,从而提高生物燃料电池的能量密度。将纳米材料应用于酶生物燃料电池的酶催化剂的固定,在完善电池性能上具有很大的发展潜力。

耐高温重组CotA蛋白的胆红素氧化酶反应动力学及活性鉴定（英文）

已知源于枯草芽孢杆菌内生孢子的Cot A蛋白具有漆酶和胆红素氧化酶活性。然而,其分离纯化极为困难。本研究对表达与纯化的重组Cot A蛋白的胆红素氧化酶特性及氧化还原功能进行鉴定。基因转染及筛选获得了表达Cot A的P.pastoris菌株;继而,表达的重组Cot A蛋白经DEAESepharose FF及Sephadex G-75层析分离与纯化,产物得率为25%,纯化产物的酶比活性为4 U/mg。经SDS-PAGE和MALDI-TOF MS分析显示,其分子质量为65 k D。纯化的Cot A蛋白能够催化胆红素氧化,生成胆绿素,且催化反应速率受反应溶液中溶解氧含量的影响,提示纯化的重组CotA具有胆红素氧化酶活性。酶反应进一步证明,Cot A的胆红素氧化酶反应最适p H值为p H 8.0,最适温度为60℃。该酶在90℃条件下的半衰期为7 h,提示Cot A胆红素氧化酶具有高度的热稳定性。Cot A修饰的摄谱仪石墨电极可直接电催化分子氧(O2)还原,具有很好的电流响应。我们的结果表明,重组的Cot A蛋白具有耐高温胆红素氧化酶活性。更重要的是,我们的结果还提示重组的Cot A蛋白在酶生物燃料电池阴极的制备上具有较好的应用潜能。

技术流

规避转向辅助系统目前,不少量产车上已经搭载了自动紧急制动系统,可以检测到车辆即将发生碰撞,而驾驶员没有采取措施时,会自动接管并刹住车辆。而福特正在完善的'规避转向辅助系统',更接近于人类面对障碍物时的反映。这一功能让汽车突遇障碍物时,不必采用紧急制动,而是安全平稳地绕过障碍物并继续保持前行。