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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  (本文共6页) 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

酶生物燃料电池与生物光电化学体系的研究与构筑

随着全球经济的飞速发展,传统化石燃料消耗所引发的能源短缺与环境污染等问题不断加剧。面对这一严峻挑战,加大可再生能源的开发力度对保障能源安全,维持经济可持续发展具有十分重要的意义。酶生物燃料电池是一类将生物质化学能转化为电能的绿色能源转化装置,其环境友好、无污染的特性,有望成为开发可再生能源的新进途径之一。本文以能源转化为出发点,通过构筑酶生物燃料电池及酶生物光电化学体系,在生物质化学能与太阳能的转化利用方面开展了一系列研究工作,主要研究内容包括以下三个方面:1.从纳米材料的设计合成角度,制备出石墨烯/金纳米粒子/氮掺杂碳纳米管(RGO/Au NPs/N-CNTs)三维纳米复合材料,并将其作为自支撑电极应用在酶生物燃料电池。我们采用电化学沉积与化学气相沉积技术创新性地将石墨烯片、金纳米粒子与氮掺杂碳纳米管无缝衔接在泡沫镍表面,一方面为生物酶的负载修饰提供了更大的比表面积和稳定的仿生环境,另一方面也为电催化提供了更多的反应活性位点。...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

深圳大学
深圳大学

生物质衍生氮掺杂碳材料在电化学传感和酶生物燃料电池中的应用

电化学传感及酶生物燃料电池作为电化学技术在分析和能源领域的重要应用方向,近年来被众多研究者持续关注。为获得性能更加优异的电化学传感及酶生物燃料电池体系,各种具有优良电化学性能的导电材料被不断开发。其中,氮掺杂碳材料作为导电材料的一类发展方向,因其良好的电子传递性能、高电化学催化表面积等优点而受到广泛的重视。然而,许多现有的氮掺杂碳材料合成过程中涉及到复杂的合成步骤以及污染环境的化学试剂使用,在成本及环境友好性方面存在缺陷。因此,亟需开发一类制备简单、绿色环保、低成本、性能优异的氮掺杂碳材料以弥补这一空缺。生物质在自然界中储量丰富,它含有蛋白质、糖类等成分,存在丰富的碳、氮等元素组成。本文利用生物质本身具有丰富的碳、氮组成的特点,通过高温碳化生物质这一简易的处理方法,制备了兼具良好电化学性能和低成本等优点的自身氮元素掺杂碳材料,并将其应用于电化学传感及酶生物燃料电池系统的构建,主要结果如下:(1)大豆根瘤富含氮元素,通过将大豆根瘤...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

甘油酶生物燃料电池阳极的制备及其性能研究

酶生物燃料电池是以酶为催化剂,将燃料的化学能转化为电能的装置,是一种清洁、高效的能量转化方式,具有燃料来源广泛、反应条件温和、生物相容性好等特点。随着生物柴油产业的蓬勃发展,对生物柴油副产物甘油的处理和利用研究正在被逐渐重视,利用生物柴油副产物甘油作为酶生物燃料电池的底物,通过能量转换的方式将生物柴油副产物甘油转换成清洁的电能,这既对副产物甘油进行了彻底的处理,又提供了清洁可靠的能源再利用方式。本论文主要进行了甘油酶生物燃料电池阳极制备方面的研究,共进行了两个体系包括以麦尔多拉蓝为介体的三维石墨烯(GN)修饰的甘油催化酶生物阳极和无介体氮掺杂碳(NOMC)修饰的甘油催化酶生物阳极的制备及性能研究。首先,本文进行了三维石墨烯材料的制备,采用修正的Hummers方法制备了氧化石墨(GO),通过超声波剥离后得到氧化石墨烯溶液,然后利用水热自组装法将氧化石墨烯进行还原同时构建三维结构,并对制备工艺条件进行了优化,运用XRD、FT-IR、...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东轻工业学院
山东轻工业学院

固定化辣根过氧化物酶修饰电极的制备及其在酶生物燃料电池中的应用

生物燃料电池(BFC)分为微生物燃料电池和酶生物燃料电池。由于媒生物燃料电池比微生物燃料电池产电量更高,已作为一类新型能源,成为各国科学家的研究热点。一直以来,功率问题是影响酶生物燃料电池发展的瓶颈。通过阳极修饰促进电子转移,进而提高酶生物燃料电池产电性能,成为当前酶生物燃料电池的研究重点。本论文利用层状金属双氢氧化物(LDH)和多壁碳纳米管(MWNT)在固定化辣根过氧化物酶(HRP)的同时,制备出电极阳极,并测定了对酶生物燃料电池产电性能的影响。主要研究包括:1.采用共沉淀法合成镍铝比为3:1的硝酸型镍铝层状双氢氧化物(Ni-Al-NO3型LDH),并以其为载体将HRP固定化后修饰玻碳(GC)电极,制得HRP/LDH/GC电极。以该电极为阳极构建单室酶生物燃料电池,对酶中心与阳极表面之间的直接电子传递及电池的输出功率进行了研究。X-射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)分析表明HRP成功插层到LDH层间,且HRP/L...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

葡萄糖氧化酶生物燃料电池阳极电极载体的研究

随着经济的飞速发展,能源危机和环境污染已成为世界各国面临的重大问题。能源是人类赖以生存和发展的重要资源,然而日益枯竭的传统能源已满足不了国民经济发展对能源的需求,因此开发绿色环保的新能源具有重大长远的意义。酶生物燃料电池是以有机物为燃料直接或间接利用酶作催化剂的一类特殊的燃料电池,是一种真正意义上的绿色环保电池。它具有能量转换率高,生物相容性好,原料来源广泛等优点,同时还具有广阔的应用前景。但是目前酶生物燃料电池的研究和使用还处于不成熟阶段,电池的输出功率小、使用寿命短是影响酶生物燃料电池发展的主要问题。解决这一问题的有效途经就是寻找合适的酶催化剂的固定载体,使催化剂与电极实现快速的电子转移。本论文结合目前国内外的相关研究,从酶生物燃料电池的载体入手,利用载体化学效应和几何效应,研究酶生物燃料电池的阳极催化剂葡萄糖氧化酶在不同载体上的电化学响应,寻找出合适的材料作为酶生物燃料电池的载体,为未来成功的组建酶生物燃料电池做些基础工作...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>