天津工生地点酶生物燃料电池的开关元件研讨中获得发展

根据碳点和TMB的酶燃料电池光开关的作业原理示意图

酶生物燃料电池是一种运用氧化复原酶类，可将储存在糖类中的化学能转化为电能的电化学设备。酶生物燃料电池运用对环境无害的生物燃料和生物催化剂，被认为是一种新式的绿色动力，现在已有酶生物燃料电池为植入型、穿戴型电子设备，以及自供电型生物传感器供电的报导。可是酶生物燃料电池的产电进程是即时的、不行操控的，除非底物耗尽或许断开电路，不然产电进程不会中止。这种不行控的产电进程会形成电能的糟蹋，并且将约束酶生物燃料电池的运用场景，因而，开发酶生物燃料电池的开关元件并对其产电进程加以操控，对其实践运用具有重要意义。

近来，中国科学院天津工业生物技术研讨所体外组成生物学中心研讨员朱之光带领的团队成功规划了一种酶生物燃料电池的光开关。这种光开关从阴极操控的战略下手，处理了已报导的酶生物燃料电池的温度开关、pH开关等存在的调理才能弱、调理次数有限、非普适、理论上存在布景电流等问题。该光开关运用碳点对TMB的光氧化特性，运用TMB作为电子受体，然后完成了在有光的条件下可以增大电流和功率，而在无光时几乎不发生电流。在蓝光照耀20分钟后，酶生物燃料电池的开路电压可以从0.3 V增大到0.5 V，外接1 kΩ电阻时的电路电流可以从2.3 μA增大到9 μA，功率密度可以从2.8 μW cm-2增大到35 μW cm-2。该光开关的调控作用优于现在已报导的酶生物燃料电池的开关，并且在增大集流体面积的条件下可以进一步得到进步。该研讨根据阴极调控战略完成了运用光信号操控酶生物燃料电池的输出功率，进一步进步了酶生物燃料电池“智能化”运用的或许。

研讨作业取得国家重点研制项目、天津市组成生物技术创新才能提高举动、国家自然科学基金等的赞助，相关研讨成果宣布在Chemical Engineering Journal上。