基于酶生物燃料电池的传感器研究文献综述

 2022-01-08 20:34:38

全文总字数:4551字

文献综述

文 献 综 述酶生物燃料电池自供能传感器摘要:本文综述了基于酶生物燃料电池的自供能传感器,简述了其原理和应用并对其今后的研究趋势进行了展望。

关键词:酶生物燃料电池;自供能传感器1、前言生物燃料电池( BFC) 是以有机物为燃料, 直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池 。

它的研究始于上世纪 50 年代, 最初人们希望利用人的体液或代谢物实现电能转换, 应用于人体内微型电源或在航天飞行中处理宇航员的生活垃圾等【1】。

酶型生物燃料电池( BFC) 是一类以生物酶为催化剂,直接将燃料中的化学能转化为电能的装置。

在酶的催化作用下,糖类、醇类或胺类等燃料在阳极发生氧化反应产生电子,这些电子流经外部电路到达阴极,在阴极上经酶的催化作用被氧化性物质( 如氧气) 接受,产生电流【2-4】。

近年来,固定化酶电极技术取得很大进展,如分子自组装方法、溶胶-凝胶法以及氧化还原聚合物的设计与合成【5、6】,这使酶生物燃料电池的研究进入新一轮活跃期。

酶生物燃料电池的反应条件温和( 常温、常压、中性 pH) ,燃料来源广泛并在自然条件下可再生,生物催化剂和燃料的生物相容性好,能够避免对目标分析物造成损伤,并且酶生物燃料电池能量转化效率高、装置易微型化,是一种真正意义上的绿色电池。

它在医疗、航天、环境治理等领域均有重要的使用价值,如糖尿病、帕金森氏病的检测、辅助治疗以及生活垃圾、农作物废物、工业废液的处理等,如Kong等人采用激光划片将酶燃料电池制成柔性设备【7】以及Merzeau等人将葡萄糖/氧气生物燃料电池应用于高效的界面腐蚀保护【8】。

然而酶生物燃料电池由于使用寿命短、功率密度低和输出电流小等缺点,其应用收到了限制,想要将其作为大规模商品化的在体能源仍需长时间大量工作来完成【9-11】,但是将酶生物燃料电池与生物传感器结合是一个新的研究方向。

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