生物燃料电池的研究进展_宝玥第10卷第1期2004年2月电化学ELECTROCHEMISTRYVol.10No.1Feb.2004文章编号:1016_3471(2004)01_0001_08生物燃料电池的研究进展宝王月,吴霞琴＊(上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234)摘要:简要介绍生物燃料电池的工作原理、分类,归纳近年来国内外研究现状.讨论了电子传递媒介体在生物燃料电池中的作用以及如何提高电池性能的对策.最后,探讨了影响生物燃料电池研究进展的瓶颈,并展望其应用前景.关键词:生物燃料电池;酶;电子传递媒介体;修饰电极中图分类号:TM911.45文献标识码:A生物燃料电池(Biofuelcell)是利用酶(Enzyme)或者微生物(Microbe)组织作为催化剂,将燃料的化学能转化为电能.生物燃料电池工作原理与传统的燃料电池存在许多相同之处.以葡萄糖作底物的燃料电池为例,其阴阳极反应如下式所示:阳极反应C6H12O6+6H2O催化剂6CO2+24e-+24H+阴极反应6O2+24e-+24H+催化剂12H2O1911年植物学家Potter用酵母和大肠杆菌进行试验,发现微生物也可以产生电流,从此,开创了生物燃料电池的研究.至今,在空间科学研究过程中,已开发出几种可用于空间飞行器的生物燃料电池,用飞行器中的生活垃圾作电池的燃料,可说是真正意义上的环保新能源.这类电池占主导地位的是间接微生物电池,即利用发酵产物作为电池的燃料.自上世纪60年代末以来,直接的生物燃料电池开始成为研究热点,主要的研究对象是以葡萄糖为阳极燃料、以氧为氧化剂的酶燃料电池.但此时恰逢锂电池取得了突破性进展,因而使这类酶燃料电池又受到冷落.80年代后,由于氧化还原媒介体(Mediator)的广泛应用,生物燃料电池的输出功率有了较大的提高,使其作为小功率电源而使用的可行性增大,并因此推动了它的研究和开发[1].另一方面,由于生物燃料电池中的阴极与其它燃料电池相似,也可以使用空气中的氧作为氧化剂,所以相关的研究大多集中于阳极,但同时,也出现了具有生物电催化功能的修饰电极代替常规的氧阴极.有趣的是,以天然食物为燃料,能够自给自足的机器人(Gastrobots)研究也于近年来取得了某些进展[2].收稿日期:2003_07_19＊通讯联系人,Tel:(86_021)64322930,E_mail:xqwu@https://www.sodocs.net/doc/5817066550.html上海市教委自然科学基金(01D04_2)资助DOI:10.13208/j.electrochem.2004.01.001第10卷第1期2004年2月电化学ELECTROCHEMISTRYVol.10No.1Feb.2004文章编号:1016_3471(2004)01_0001_08生物燃料电池的研究进展宝王月,吴霞琴＊(上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234)摘要:简要介绍生物燃料电池的工作原理、分类,归纳近年来国内外研究现状.讨论了电子传递媒介体在生物燃料电池中的作用以及如何提高电池性能的对策.最后,探讨了影响生物燃料电池研究进展的瓶颈,并展望其应用前景.关键词:生物燃料电池;酶;电子传递媒介体;修饰电极中图分类号:TM911.45文献标识码:A生物燃料电池(Biofuelcell)是利用酶(Enzyme)或者微生物(Microbe)组织作为催化剂,将燃料的化学能转化为电能.生物燃料电池工作原理与传统的燃料电池存在许多相同之处.以葡萄糖作底物的燃料电池为例,其阴阳极反应如下式所示:阳极反应C6H12O6+6H2O催化剂6CO2+24e-+24H+阴极反应6O2+24e-+24H+催化剂12H2O1911年植物学家Potter用酵母和大肠杆菌进行试验,发现微生物也可以产生电流,从此,开创了生物燃料电池的研究.至今,在空间科学研究过程中,已开发出几种可用于空间飞行器的生物燃料电池,用飞行器中的生活垃圾作电池的燃料,可说是真正意义上的环保新能源.这类电池占主导地位的是间接微生物电池,即利用发酵产物作为电池的燃料.自上世纪60年代末以来,直接的生物燃料电池开始成为研究热点,主要的研究对象是以葡萄糖为阳极燃料、以氧为氧化剂的酶燃料电池.但此时恰逢锂电池取得了突破性进展,因而使这类酶燃料电池又受到冷落.80年代后,由于氧化还原媒介体(Mediator)的广泛应用,生物燃料电池的输出功率有了较大的提高,使其作为小功率电源而使用的可行性增大,并因此推动了它的研究和开发[1].另一方面,由于生物燃料电池中的阴极与其它燃料电池相似,也可以使用空气中的氧作为氧化剂,所以相关的研究大多集中于阳极,但同时,也出现了具有生物电催化功能的修饰电极...