提高生物燃料电池的产量和寿命是一个难题。采用了一种结构,其中凝胶混合琼脂糖和燃料(果糖)夹在石墨烯涂层碳纤维电极。不与凝胶接触的电极表面暴露在空气中。此外,在凝胶表面添加沟槽,进一步增加供氧。燃料电池的功率密度是根据暴露在空气中的电极面积来检查的。输出几乎与电极暴露在空气中的面积成正比。此外,还对燃料、凝胶和酶在阴极的浓度进行了优化。该系统的最大功率密度约为121 W/cm2,是使用液体燃料时的2.5倍。在24小时后的功率密度,燃料凝胶优于燃料液体。
Figure 1. 这项工作中使用果糖的生物燃料电池
Figure 2. 燃料凝胶的结构被GCFC电极夹住。上图显示了GCFC电极表面。
Figure 3. 带沟槽的燃料凝胶的形状和尺寸(a = 6mm, b1=12mm, t1 = 2mm, b2 = 1∼3mm(参数),b3 = 1mm, t2 = 0.5mm)
Figure 4. 不同CV循环次数的阴极电流密度(酶:BOD,溶液:MBS, pH 7)。
Figure 5. 当琼脂糖凝胶浓度改变时(溶液:果糖200mM + MBS, pH 5),燃料电池的功率密度。误差条表示峰值的变化。
Figure 6. 不同浓度的改性BOD酶阴极电流密度(溶液:MBS, pH 7)。
相关研究于2019年由日本大学的Satomitsu IMAI课题组发表在IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS(2019,E102C,2,151-154)原文:Enzymatic Biofuel Cell Using Grooved Gel of Fructose between Graphene-Coated Carbon Fiber Cloth Electrodes
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