Упрощение конструкций топливных ячеек

Японскими исследователями создана топливная ячейка, использующая в качестве источника энергии вещества биологического происхождения, разлагаемые с помощью ферментативного катализа.

Ячейка, конструкция которой разработана Кеджи Кано(Kenji Kano) и Сеия Цуджимура (Seiya Tsujimura) из Университета Киото, генерирует электрический ток за счет ферментативного окисления of D-фруктозы и восстановления молекулярного кислорода таким образом, что углевод на аноде окисляется под действием одного фермента, а молекулярный кислород восстанавливается на катоде при посредстве другого энзима.

Большинство разработанных ранее электрических ячеек, использующих биотопливо, нуждались в молекулах-медиаторах, способных стабилизироваться в двух состояниях – окисленном и восстановленном. Наличие таких медиаторов ускоряет перенос электронов от фермента к электроду. Исследователи из Киото нашли способ избавиться от посредников. Модификация угольных электродов углеродными нанотрубками позволило непосредственно связать фермент, способствующий окислению фруктозы (D-фруктодегидрогеназу) с поверхностью анода. Другой фермент – лакказа, способствующая восстановлению молекулярного кислорода, сходным образом была закреплена на поверхности катода.

Разработанный элемент может работать в мягких условиях, отсутствие в необходимости в медиаторах существенно упрощает конструкцию электротопливных ячеек. Кано надеется, что его изобретение может помочь в разработке миниатюрных источников питания для медицинских имплантатов: стимуляторов сердечного ритма, инсулиновых насосов или сенсоров.

Фредерик Баррьер (Frederic Barriere) из Университета Ренне отмечает, что работа японских электрохимиков является существенным достижением в области топливных ячеек, и что дальнейшее усовершенствование технологии может заключаться в модификации новых электродов для повышения плотности тока.

Источник: Phys. Chem. Chem. Phys., 2007.