导读:本文包含了生物燃料电池论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:生物,燃料电池,电极,氧化酶,纳米,葡萄糖,电子设备。
生物燃料电池论文文献综述
冯卫东[1]（2019）在《利用汗液的柔性生物燃料电池问世》一文中研究指出美欧国际研究团队最近开发出一种独特的可贴在皮肤上的新型柔性可伸展器件,其能通过改变汗液中的化合物产生电能,可持续点亮LED(有机发光二极管),堪称一种生物燃料电池。这项研究为开发由自主且环境友好的生物电池提供动力的可穿戴电子设备开辟了新途径。相关论文发表在2019年9月25日的《先进功能材料》上。可穿戴电子设备的潜在用途正不断增加,尤其是在医疗和运动监测方面。这类设备需要开发一种可轻易集成到人体的可靠、高效能源。长期以来,使用人类有机液体中存在的"生物燃料"一直是个有前景的方向。(本文来源于《仪器仪表用户》期刊2019年11期）
李子涵,李刚勇,胡宗倩,周明,吴忠冬[2]（2019）在《基于碳纳米材料的酶生物燃料电池及应用》一文中研究指出如何为植入式和可穿戴电子设备提供长期、稳定、高效的电能一直是其研究的关键和难点.酶生物燃料电池因具有生物相容性好及在酶活性足够稳定的情况下理论功率密度接近无限等特点,成为近年来植入式和可穿戴电子设备在体供电设计的首选方案.碳纳米材料在酶生物燃料电池中的应用更是将其性能实现了跨越式发展.本文重点介绍了基于碳纳米材料的酶生物燃料电池的近年发展及其应用,以及未来发展中需要解决的问题.(本文来源于《分子科学学报》期刊2019年05期）
冯卫东[3]（2019）在《利用汗液的柔性生物燃料电池问世》一文中研究指出科技日报纽约9月25日电（记者冯卫东）美欧国际研究团队最近开发出一种独特的可贴在皮肤上的新型柔性可伸展器件，其能通过改变汗液中的化合物产生电能，可持续点亮LED（有机发光二极管），堪称一种生物燃料电池。这项研究为开发由自主且环境友好的生物电池提供动力的可(本文来源于《科技日报》期刊2019-09-27）
吕楚晗,刘良叙,黎双飞,杨雪薇[4]（2019）在《葡萄糖氧化酶生物燃料电池的电极制备研究》一文中研究指出葡萄糖氧化酶生物燃料电池因其良好的生物兼容性、较高的电流灵敏度、反应底物的可持续性,在生物传感器及可植入医疗器械的电源供应方面,受到国内外研究学者的广泛关注。本文介绍了葡萄糖氧化酶生物燃料电池的结构及组成原理,分析比较了不同的电子传递方式(介导电子传递和直接电子传递)、不同电极材料(金属、金纳米粒子材料、碳纳米材料及功能化修饰)、不同葡萄糖氧化酶固定化方法(包埋法、吸附法、共价结合法、交联法)、不同电极制备方法(物理方法和化学方法)对葡萄糖氧化酶生物燃料电池电极制备的影响。通过本文研究,有望明晰生物燃料电池的研究现状及瓶颈问题,为探究葡萄糖生物燃料电池未来研发方向提供重要综述。生物燃料电池(Biofuel Cells,简称BFCs)是将生物燃料的化学能转化为电能的电化学装置。追溯到1964年,Yahiro[1]等人首次制备具有葡萄糖氧化酶生物阳极的酶生物燃料电池,该电池具有极低的开路电位(175-350 mV),由此开启了对BFCs的研究。生物燃料电池能极大地提高功率密度、实现更高的能量转换、增大发电效率,降低有害气体排放、减少声波污染等[2]。此外,由于理化电池使用的贵金属催化剂成本高且电解液极具腐蚀性,BFCs因其良好的生物兼容性、反应底物的可持续性、较高的电流灵敏性被广泛应用于植入性医疗器械和生物传感器。BFCs主要分为微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,简称MFC)和酶基生物燃料电池(Enzyme Fuel Cell,简称EFC)。MFC利用活性微生物(如嗜碱性假单胞菌)做催化剂,而EFC利用氧化还原酶做催化剂。与MFC相比,EFC具有如下优点:(1)EFC不受微生物存活条件的限制:MFC中的好氧微生物需要氧气控制氧化还原电位,而厌氧微生物无法耐受这种高电位[3]。(2)EFC具有较高的电化学转化率:EFC可实现生物高效催化的电化学能转化[4]。(3)EFC不受生物膜的运输限制:MFC中反应物/产物/电子由于进出生物膜,其扩散速率受限,反应电压和功率密度较低[5]。(4)EFC中的酶对底物有高度特异性,可针对某专一底物进行反应。因此,EFC被认为是有极具潜力的环境友好型电源。葡萄糖氧化酶生物燃料电池(Glucose Biofuel Cells,简称GBFCs)是一种非常重要的EFC,因其在检测葡萄糖及植入性医疗器械电源供应方面的应用前景,越来越受到国内外研究学者的重视。(本文来源于《第十二届中国酶工程学术研讨会论文摘要集》期刊2019-08-08）
桂君,吴国志[5]（2019）在《酶型生物燃料电池的研究进展》一文中研究指出本文综述了近期构建酶型生物燃料电池的电极材料、酶的固定方法以及酶型生物燃料电池应用的研究进展,分析了酶型生物燃料电池构建和应用面临的问题与挑战,展望了酶型生物燃料电池今后发展的方向。(本文来源于《山东化工》期刊2019年13期）
王琳琳[6]（2019）在《基于酶生物燃料电池的新型自供能传感分析及能源存储的研究》一文中研究指出酶生物燃料电池(EBFC)是以生物酶为催化剂,将生物体内化学能直接转化为电能的绿色能源转换装置。由于优异的生物友好性,以及在动植物体内高效运行的能力,EBFC在研究之初也被发展为可植入型能源供给设备。此外,基于EBFC的自供能生物传感器(EBFC-SPB)也成为了新的研究热点。然而,较低的功率输出阻碍了EBFC在生物能源领域的发展。EBFC在自供能传感领域的发展则面临如下挑战:1)目前开发的EBFC-SPB无法实现多目标的定量分析,限制了其在复杂样品分析中的应用;2)基于单一传感策略设计的EBFC-SPB局限于基础的分析检测,只能对体内异常表达的生物分子进行基础分析而无法实现智能调控。解决上述问题的关键则是开发高性能EBFC并创新自供能传感模式。此外,在温和环境下,与非生物催化剂相比,EBFC系统常用的生物酶催化剂具有较高的催化活性和环境安全性,然而生物酶的应用仍然限制在生物燃料电池领域。因此,拓展生物酶的应用领域是推动其应用发展的关键。因此,本文主要要围绕以下几个方面开展工作:基于新材料的开发和应用,构建高能量密度的EBFC;设计高通量、新型EBFC-SPB系统;将生物催化与二次能源存储体系结合,开发绿色高效二次能源。主要研究工作如下:1.氮掺杂空心碳纳米球用于开发高能量密度生物燃料电池及双通量自供能传感器:氮掺杂介孔碳纳米材料由于较大比表面积和优异的电化学活性,成为构建高性能EBFC的理想电极材料。然而,现有介孔材料较小的孔隙不利于生物酶的进入,导致酶负载量低且无法介导酶活性中心电子传递。此外,目前已报道的EBFC驱动的自供能生物传感器只能检测单一目标物,无法实现多个目标物的同时定量分析,导致传感效率较低。为解决上述问题,通过微波辅助水热法,一步合成了氮掺杂大孔空心碳纳米球(pNHCSs)。由于pNHCSs表面大孔结构及氮掺杂作用,极大的提高了酶的负载量及酶活性,以pNHCSs为电极基底材料,显着提高了EBFC功率输出。在此基础上,设计了双酶催化的EBFC,并根据酶的特异性催化性质,开发了双目标分析的自供能传感器用于同时检测癌症标志物microRNA-21和microRNA-141。该EBFC-SPB表现出优异的检测灵敏度。2.开发葡萄糖/氧气燃料电池自驱动的“诊断-治疗-评估”一体化的自供能诊疗系统:针对第一个工作所设计传感器无法实现在获取异常表达的生物分子的定量信息的同时实现智能调控的问题,设计了具有“诊断-治疗-评估”叁重级联功能的自供能传感平台。我们选择白血病细胞(K562)为模型,以microRNA-125a为疾病标志物,通过DNA特异性部分互补作用将靶向载药颗粒固定在阳极,阴极修饰凋亡细胞适配体,构建了完整的集“诊断-治疗-评估”于一体的自供能诊疗系统。该系统在诊断时,阳极通过DNA互补竞争作用捕获microRNA-125a并将靶向载药颗粒从阳极竞争脱落,导致靶向载药颗粒在阳极的阻碍作用降低,glucose/02燃料电池输出升高,藉此电池输出的变化能够得到准确的microRNA-125a的量化信息,也就是准确的诊断信息;与此同时,从阳极脱落的靶向载药颗粒能够靶向进入K562细胞,在细胞内释放药物-阿霉素(Dox),履行治疗任务;Dox诱导的凋亡细胞能被修饰了凋亡细胞适配体的阴极捕获,阻碍阴极的O2还原反应,使glucose/02燃料电池输出降低,而电池输出的降低趋势与凋亡细胞的数量呈正相关,因此,可以通过实时监测电池输出获取治疗效果的动态信息。成功将EBFC-SPB从基础的分析检测工具提升至诊疗一体化的健康监管工具,为实现经济的个体化医疗奠定了坚实的基础。3.开发出应用生物酶催化剂为空气极的高效绿色生物锂-空气电池:对于锂-空气电池,由于水分子参加电池反应,因此充放电过程电解液酸碱度(pH)会发生明显变化。研究发现,漆酶(Laccase from Trametes versicolor,LacTv)的双功能催化作用与锂-空气电池系统充放电过程中的pH变化协同匹配,即放电时漆酶发挥氧还原的催化活性,促进放电。随着放电深度增加,电解液中质子消耗,pH升高至中性,此时LacTv发挥产氧催化活性,降低充电电位;当充电开始后,充电过程中产生的质子使电解液pH降低至初始值,原位激活LacTv的初始氧还原活性,实现可逆的双功能催化循环。在温和的锂-空气电池系统中,LacTv表现出优于商业催化剂(Pt/C)的催化活性。LacTv催化的锂-空气电池能提供高达～3.75V的放电电压,充放过电位降低至～0.24V,在100 mAg-1的电流密度下,电池容量达到16.5 Ah g-1。更值得称奇的是,在充放电过程中,该锂-空气电池电解液自身pH的变化能原位调控LacTv相应功能的可逆转换,更好地催化相应的电池反应。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-30）
张兆[7]（2019）在《葡萄糖生物燃料电池酶电极的构建和性能研究》一文中研究指出生物燃料电池(BFCs)尤其是酶生物燃料电池(EBFCs),是近年来备受研究人员关注的一种绿色新能源装置。随着传统能源的紧张以及其所带来的环境污染,人们对清洁新能源的关注度逐渐增加。考虑到EBFCs具有温和的操作条件、较高的能量转化效率、广泛的燃料来源等特点,因此其有望为心脏起搏器等可穿戴式设备提供能量。然而,由于酶电极制备的复杂性以及电池装置的限制,目前高性能EBFCs的制备仍然是国内外的研究热点之一。本论文从酶电极的制备材料和方法入手,围绕着如何提高酶电极性能的关键问题,开展了酶的有效固定化和提高酶活性中心到电极表面之间电子传递速率的研究,并最终在碳纸电极上构建葡萄糖EBFC,利用酶阳极的产物过氧化氢(H2O2)作为酶阴极的燃料,获得了具有一定输出功率的葡萄糖燃料电池。主要的研究内容如下:(1)制备并研究了基于葡萄糖氧化酶(GOx)的酶阳极。GOx的酶活性中心被深埋于其蛋白质外壳内部,限制了其活性中心到电极表面之间的电子传递。因此,本章节使用多壁碳纳米管(MWCNTs),结合生物小分子壳聚糖(CS)和交联剂戊二醛(GA)成功实现GOx在电极上的固定,制备了一个直接电子转移型GOx修饰电极,并研究了该酶阳极的电化学行为。研究结果显示,GOx在电极上发生的电化学反应是一个受表面控制的过程,GOx在电极表面直接电子传递速率的常数ks为1.47s-1,且经过一段时间的循环伏安(CV)扫描后,该电极的氧化峰电流密度仅下降了 9.8%。上述结果表明,MWCNTs的使用有助于电子从GOx的活性中心到电极表面的传递,且采用CS/GA固定GOx的方法较好的保持了 GOx的稳定性及活性。(2)制备并研究了基于辣根过氧化物酶(HRP)的酶阴极。酶固定化载体的选择、电子转移中间体的选择及酶固定化方法的选择均对酶阴极的性能有很大影响。本论文以MWCNTs为固相载体,用MWCNTs和TTF的混合物(MWCNTs/TTF)提高酶和电极之间的电子转移速率,利用CS/GA共价交联的方式固定HRP,制备了酶阴极MWCNTs/TTF-HRP,并研究了该酶阴极的性能。研究结果显示,MWCNTs/TTF混合物比单独的MWCNTs具有更高的电子传递效率,所构建的酶阴极显示出对H2O2良好的催化还原作用。且该电极的稳定性较好,经过50圈的CV扫描后,还原峰电流密度仅下降了 14.3%。上述结果表明,混合物MWCNTs/TTF有望在酶电极的修饰中得到应用。(3)构建了基于碳纸电极的葡萄糖EBFC。本文以碳纸电极为基础电极,分别按照第二章和第叁章的酶电极制备方法来构建酶阳极MWCNTs-GOx和酶阴极MWCNTs/TTF-HRP。以此电极组装的葡萄糖EBFC产生的最大电流密度、最大功率密度以及开路电压分别为55.74 μA/cm2,5.76 μW/cm2和0.4 V。上述实验结果表明,结合碳纸电极,利用酶阳极的产物H2O2作为酶阴极的燃料,构建了装置相对简单的葡萄糖EBFC,验证了使用酶阳极的产物作为酶阴极燃料的想法,为EBFC的进一步研究奠定了基础。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-20）
王仪涵[8]（2019）在《基于酶生物燃料电池的高性能自供能传感装置的构建及应用研究》一文中研究指出传统的电化学传感器均需外部电源,这限制了它们的应用。酶生物燃料电池具有用酶作催化剂直接将化学能转化为电能的能力,在温和条件下产生可持续能源,有利于设备小型化和便携式。与传统的电化学传感器相比,结合酶生物燃料电池的自供能传感装置有利于实现快速、便携式的现场检测,降低生产成本。其中,酶负载量和电子转移速率是影响酶生物燃料电池性能的关键因素。纳米复合材料具有比表面积大、导电性好、生物相容性好等特点,已在基于酶生物燃料电池的自供能传感器中得到广泛应用。引入能源收集装置可进一步提高自供能传感器的灵敏度。本论文的主要工作是基于酶生物燃料电池和生物放大技术构建高性能自供能电化学传感器用于生物分子的高灵敏检测,并引入超级电容器,进一步提高方法的检测灵敏度。主要内容如下:(1)基于单室葡萄糖/空气酶生物燃料电池构建新型自供能电化学生物传感平台用于L-半胱氨酸的灵敏检测。以超薄空心碳壳/金纳米颗粒复合材料为酶生物燃料电池的电极材料,该材料可显着促进电子转移,提高自供能传感器的灵敏度。设计了DNA生物共轭物用于提高生物阳极酶的负载量。当Ag~+存在时,含有葡萄糖氧化酶的DNA生物共轭物可以固定在阳极表面。当L-半胱氨酸存在时,由于L-半胱氨酸与Ag~+形成不溶性的硫醇盐,含有葡萄糖氧化酶的DNA生物共轭物脱落,开路电压显着减低,因此通过开路电压的变化实现了L-半胱氨酸的定量。在优化条件下,该传感器的线性范围为10 nmol/L-5μmol/L,检出限为2.20 nmol/L。该方法有较好的选择性,已用于人尿中L-半胱氨酸的检测。(2)基于单室酶生物燃料电池结合十字型DNA构建了高灵敏自供能miRNA传感器。采用硫硒共掺杂石墨烯/金纳米颗粒作为阴极和阳极的基底材料,通过酶赖氨酸残基上的末端氨基和AuNPs上的羧基之间进行缩合反应将葡萄糖氧化酶固定在阳极表面作为生物阳极。当目标物存在时,固定在阴极的捕获探针的环状结构被打开,捕获探针的末端与含有电子受体(即Fe(CN)_6~(3-))的十字型DNA杂交物进行碱基互补配对,使杂交物固定在阴极表面。葡萄糖氧化酶催化葡萄糖的氧化产生电子,使Fe(CN)_6~(3-)还原为Fe(CN)_6~(4-),产生电信号。随着miRNA-21浓度的增加,开路电压逐渐增大,据此建立miRNA-21灵敏检测的新方法。新方法的线性范围为0.5-10000 fmol/L,检出限为0.15 fmol/L。所构建的传感器无需外部电源,有较高的灵敏度,可用于实际样品检测。(3)将碳纳米管/金纳米颗粒和硫化锡/金纳米颗粒分别作为阴极和阳极的基底材料,并基于葡萄糖氧化酶和胆红素氧化酶分别构建了生物燃料电池的阳极和阴极,结合适配体构建了一种新型的蛋白质自供能传感装置。当凝血酶存在时,可以将生物共轭物固定在阳极表面,形成适配体-目标物-适配体的叁明治结构,催化葡萄糖氧化,进而提高传感器的开路电压。在优化实验条件下,传感器的线性范围为0.02 ng/mL-5 ng/mL,检出限为7.90 pg/mL(0.22 pmol/L),被成功用于人血清样品中凝血酶的检测。为了进一步提高自供能传感器的灵敏度,我们引入了超级电容器,构建了电容器/酶生物燃料电池混合装置,显着提高了电流响应信号,提高了方法的检测灵敏度。(本文来源于《信阳师范学院》期刊2019-05-01）
陶梦妮,陶正凯,王印,王玥,谢婷玉[9]（2018）在《人工湿地复合生物燃料电池强化脱氮研究》一文中研究指出在传统人工湿地的脱氮原理及其存在弊病的基础上,提出了人工湿地复合生物燃料电池技术。作为一种能量无需转化、利用效率高、能在污水处理的同时产生电能的新型技术,该系统能够有效去除处理水中的氨氮、总氮。与传统人工湿地系统相比,该系统的硝化、反硝化能力显着增强。同时通过国内外调研,分析了生物燃料电池脱氮存在的问题,提出强化脱氮效果的措施。(本文来源于《应用化工》期刊2018年10期）
王璇,贺晓莹,鲁静[10]（2018）在《AuNWs/GO在生物燃料电池中的应用》一文中研究指出以氧化石墨烯(GO)为结构单元,在油胺的作用下,采用化学法制备出金纳米线/氧化石墨烯(Au NWs/GO)复合材料,并通过电镜对其进行了表征。将GO、AuNWs/GO纳米材料分别修饰在玻璃炭电极上,并对修饰电极进行电化学性能表征,AuNWs/GO对葡萄糖氧化具有很高的电催化活性,将AuNWs/GO纳米复合材料模拟传统的生物燃料电池中酶作催化剂,构建葡萄糖/O_2生物燃料电池,改进传统生物燃料电池稳定性不高的缺点。(本文来源于《炭素技术》期刊2018年03期）
生物燃料电池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
如何为植入式和可穿戴电子设备提供长期、稳定、高效的电能一直是其研究的关键和难点.酶生物燃料电池因具有生物相容性好及在酶活性足够稳定的情况下理论功率密度接近无限等特点,成为近年来植入式和可穿戴电子设备在体供电设计的首选方案.碳纳米材料在酶生物燃料电池中的应用更是将其性能实现了跨越式发展.本文重点介绍了基于碳纳米材料的酶生物燃料电池的近年发展及其应用,以及未来发展中需要解决的问题.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
生物燃料电池论文参考文献
[1].冯卫东.利用汗液的柔性生物燃料电池问世[J].仪器仪表用户.2019
[2].李子涵,李刚勇,胡宗倩,周明,吴忠冬.基于碳纳米材料的酶生物燃料电池及应用[J].分子科学学报.2019
[3].冯卫东.利用汗液的柔性生物燃料电池问世[N].科技日报.2019
[4].吕楚晗,刘良叙,黎双飞,杨雪薇.葡萄糖氧化酶生物燃料电池的电极制备研究[C].第十二届中国酶工程学术研讨会论文摘要集.2019
[5].桂君,吴国志.酶型生物燃料电池的研究进展[J].山东化工.2019
[6].王琳琳.基于酶生物燃料电池的新型自供能传感分析及能源存储的研究[D].南京大学.2019
[7].张兆.葡萄糖生物燃料电池酶电极的构建和性能研究[D].山东大学.2019
[8].王仪涵.基于酶生物燃料电池的高性能自供能传感装置的构建及应用研究[D].信阳师范学院.2019
[9].陶梦妮,陶正凯,王印,王玥,谢婷玉.人工湿地复合生物燃料电池强化脱氮研究[J].应用化工.2018
[10].王璇,贺晓莹,鲁静.AuNWs/GO在生物燃料电池中的应用[J].炭素技术.2018
论文知识图
