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國立中興大學的Wang Gou-Jen課題組--基于納米/微型雜化結構金陽極的高功率非酶葡萄糖生物燃料電池
        本研究提出了一種基于納米/微型混合結構Au陽極的高功率非酶葡萄糖生物燃料電池(GBFC)。采用鎳模熱壓法制備了均勻分布的聚碳酸酯微半球陣列電極。然后,以1,6-己二硫醇為雙面錨定劑,在微半球陣列上沉積金納米顆粒單層,制備納/微米雜化結構的金陽極。陰極由石墨烯薄膜涂層的玻碳電極組成。質(zhì)子交換膜Nafion,用于分離正極和負極,完成電池組裝。實驗結果表明,所提出的非酶GBFC在室溫下具有高功率密度10.7 mW cm-2,高電流密度29.5 mA cm-2,開路電壓8.2 V,短路電流34 mA。計算出該電極的能量轉換效率為52.47%。此外,所提出的GBFC具有易于大規(guī)模生產(chǎn)、制造成本低、可重復性高、保存時間長等優(yōu)點。因此,在商業(yè)化和實際應用中具有很高的可行性。
 
Figure 1. (A)基于納米/微型混合結構金陽極的非酶葡萄糖生物燃料電池示意圖。(B)生物燃料電池組件。
 

Figure 2. (A)光刻后得到的PR微半球陣列,(B)電鑄后在鎳模具上得到的凹面微半球陣列,(C)熱壓成形后得到的PC基板,(D)微納米混合結構的Au陽極。
 

Figure 3. (A)各種電極的電化學表征:(1)循環(huán)伏安圖和(2)阻抗圖。(B)目標電極通過循環(huán)伏安法進行表征。(1)在含有0.1 M葡萄糖的0.2 M NaOH溶液中進行不同掃描速率的循環(huán)伏安法。(2)氧化還原峰值電流與掃描速率平方根之間的線性關系。
 

Figure 4 (A) pH值對GBFC性能的影響:(1)極化曲線和(2)功率密度曲線。(B) NaOH濃度對GBFC性能的影響:(1)極化曲線和(2)功率密度曲線。(C)葡萄糖濃度對GBFC性能的影響:(1)極化曲線和(2)功率密度曲線。
 
        相關研究成果于2020年由國立中興大學的Wang Gou-Jen課題組,發(fā)表在Journal of Power Sources(doi:10.1016/j.jpowsour.2020.227844)上,原文:High-power, non-enzymatic glucose biofuel cell based on a nano/micro hybrid-structured Au anode。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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