日本研發高電解效率的生物燃料電池
時間：2023-07-07 來源：科技部合作司
日本京都大學等科研團隊使用乙醇脫氫酶（ADH）和全脫氫酶（ALDH），實現了高輸出、高效率的生物電化學級聯反應。所使用的ADH和ALDH來源于被稱為氧化葡萄糖桿菌的醋酸菌，都具有與電極直接進行電子轉移的獨特特性，可實現副反應風險低、電解效率高的物質-能量轉換。
科研團隊通過低溫電子顯微鏡觀察和單粒子圖像分析，對ADH和ALDH分別進行了2.5埃和2.7埃的結構分析。然后基于分析結果，設計了最佳的酶-電極反應場，通過在同一反應場中持有兩種酶的概念實現了乙醇→乙醛→乙酸的兩步氧化反應。并進一步基于數學模型優化了這種級聯反應的效率，構建了一種可同時獲得電能和乙酸的生物燃料電池。該電池的輸出比之前報道的高出10倍以上，將乙醇轉化為乙酸的過程中電解效率為100±4％。相關研究成果發表于國際學術期刊《ACS Catalysis》。
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