《代谢工程》在酶燃料电池研究中取得新进展

2025年10月28日 阅读量:121

元素百科酶燃料电池的研究取得了新的进展。酶燃料电池是一种新型的燃料电池,通过生物酶在电极上的催化,直接将基底(如糖)中的化学能转化为电能。酶燃料电池具有反应条件温和、安全、环保、易获得、价格低廉的优点。它被认为是下一代可以为移动电子产品供电的绿色电池之一,具有广阔的商业前景。

酶燃料电池能量转化率低

葡萄糖是酶燃料电池中最常用的底物,具有很高的储能密度。然而,之前的研究不能充分氧化和利用葡萄糖底物,因为它只使用单一酶或一般高效的多酶系统,导致大量的化学能难以释放,电池的能量转化效率较低。

酶燃料电池的应用前景巨大

经过一年多的努力,中国科学院天津工业生物技术研究所体外合成生物团队开发了一套不依赖ATP和CoA的体外多酶分子机系统。该系统由12种酶组成,可完全氧化葡萄糖。每个葡萄糖分子释放24个电子,实现近100%的能量转化效率。该研究首次证明,葡萄糖可以在酶燃料电池中完全氧化,最大限度地提高糖电池的能量密度。此外,通过更换和添加新的酶装置,酶燃料电池在室温下的输出电流从2.8升高到6.9 mA/cm2。该研究表明,利用体外工程和多酶分子机将糖能转化为电能具有巨大的潜力和应用前景。

该研究获得了中国科学院天津工学院的Celll-Free Bioinovations公司和美国弗吉尼亚理工大学的大力支持在代谢工程中发表了相关成果(Metabolic Engineering)天津工生研究所研究员朱之光是论文的第一作者。

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