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日本大學的Satomitsu IMAI課題組--在石墨烯涂層碳纖維布電極之間使用帶溝槽的果糖凝膠的酶生物燃料電池

提高生物燃料電池的產量和壽命是一個難題。采用了一種結構,其中凝膠混合瓊脂糖和燃料(果糖)夾在石墨烯涂層碳纖維電極。不與凝膠接觸的電極表面暴露在空氣中。此外,在凝膠表面添加溝槽,進一步增加供氧。燃料電池的功率密度是根據暴露在空氣中的電極面積來檢查的。輸出幾乎與電極暴露在空氣中的面積成正比。此外,還對燃料、凝膠和酶在陰極的濃度進行了優化。該系統的最大功率密度約為121 W/cm2,是使用液體燃料時的2.5倍。24小時后的功率密度,燃料凝膠優于燃料液體。

Figure 1. 這項工作中使用果糖的生物燃料電池


 

Figure 2. 燃料凝膠的結構被GCFC電極夾住。上圖顯示了GCFC電極表面。


 Figure 3. 帶溝槽的燃料凝膠的形狀和尺寸(a = 6mm, b1=12mm, t1 = 2mm, b2 = 13mm(參數)b3 = 1mm, t2 = 0.5mm)

 

Figure 4. 不同CV循環次數的陰極電流密度(:BOD,溶液:MBS, pH 7)

 

Figure 5. 當瓊脂糖凝膠濃度改變時(溶液:果糖200mM + MBS, pH 5),燃料電池的功率密度。誤差條表示峰值的變化。

 

 

Figure 6. 不同濃度的改性BOD酶陰極電流密度(溶液:MBS, pH 7)

 

    相關研究于2019年由日本大學的Satomitsu IMAI課題組發表在IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS2019E102C2151-154)原文:Enzymatic Biofuel Cell Using Grooved Gel of Fructose between Graphene-Coated Carbon Fiber Cloth Electrodes

 
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