Den designade poly(pyrr)–ABTS–pyr-filmen. a, Representationer av Trametes versicolor Lac med den hydrofoba bindningsfickan orienterad mot botten av sidan och T1-kopparplatsen placerad på ena sidan av enzymet vid basen av en hydrofob ficka, som fungerar som bindningsstället för enzymsubstratet. De återstående tre kopparatomerna är bundna på T2- och T3-ställena i ett triangulärt kluster ungefär 12 Å bort mot andra sidan av enzymet, där syre binder. b, Grafisk skildring av ET från elektroden mot Lac genom poly(pyrr)–ABTS–pyr-film. Kredit:(c) 2018 Naturenergi (2018). DOI:10.1038/s41560-018-0166-4
Ett team av forskare med medlemmar från institutioner i Singapore, Kina och Storbritannien har hittat ett sätt att förbättra elektronöverföringen i enzymatiska biobränsleceller. I deras papper publicerad i tidskriften Naturenergi , de beskriver sin teknik och hur bra den fungerar. Huajie Yin och Zhiyong Tang med Griffith University i Australien och National Center for Nanoscience and Technology i Kina, erbjuda en News &Views-bit om arbetet som gjorts av teamet i samma tidningsnummer.
Enzymatiska biobränsleceller är, som deras namn antyder, en typ av bränslecell baserad på enzymer som katalysatorer istället för dyra metaller. På grund av deras potential, forskare har varit ivriga att hitta sätt att övervinna problem som har hämmat kommersiella tillämpningar – de förväntas vara mycket billigare att tillverka än de som nu används.
För närvarande, enzymatiska biobränsleceller är ineffektiva, har kort livslängd och producerar inte mycket kraft. Dessa problem, forskarna konstaterar, beror på svårigheten att koppla enzymer och elektrodytor. I denna ansträngning, de säger sig ha övervunnit en del av den svårigheten genom att kombinera två tidigare utvecklade metoder som syftar till att lösa problemet. Den första metoden innebär att ett enzym kopplas till ytan av en elektrod på ett sådant sätt att elektronerna kan tunneleras mellan de två - det kallas direkt elektronöverföring. Den andra metoden involverar en medlare som används för att hjälpa överföringen – det kallas, helt naturligt, medierad elektronöverföring.
Forskarna kombinerade de två metoderna för att dra nytta av fördelarna med var och en. De använde laccas som enzym och designade ett överföringssystem som kopplades till en speciell typ av kolnanorörsyta för att ytterligare förbättra elektronöverföringen. Systemet bestod av tre delar, en ABTS-förening (för att fungera som en medlare), belägen mellan en polypyrrolgrupp i ena änden och en pyrengrupp i den andra.
När de testade sin teknik, teamet fann att den maximala OOR-strömtätheten nådde så högt som 2,45 mA/cm 2 och deras enhet kunde hålla hälften av sin ORR-ström i 120 dagar. De föreslår att deras resultat visar lovande och förväntar sig ytterligare förbättringar när de förfinar tekniken.
© 2018 Tech Xplore
