镀金棉花电极可以提高生物燃料电池的效率

在不久的将来，像传感器和起搏器这样的植入式医疗设备可以由一种葡萄糖驱动的生物燃料电池供电，这种电池的电极是由棉纤维制成的。这种新型燃料电池的功率是传统生物燃料电池的两倍，可以与超级电容器或电池结合，为医疗设备提供混合动力来源．

科学家从佐治亚理工学院高丽大学利用排列在棉花上的金纳米颗粒开发了高导电性电极，有助于提高燃料电欧洲杯猜球平台池的效率。通过这种方法，他们能够解决限制生物燃料电池性能的主要问题之一——用电极连接用于氧化葡萄糖的酶。

金电极是使用一层一层的组装方法制造的，提供了电催化阴极和阳极的导电衬底，这有助于将功率容量提高到大约3.7 mW/cm²．研究结果发表在自然通讯10月26日日志^th, 2018年。

我们可以用这个装置作为一个持续的能量来源，将体内葡萄糖的化学能转化为电能。逐层沉积技术精确地控制金纳米粒子和酶的沉积，极大地提高了燃料电池的功率密度．

李承宇，佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院助理教授

电极的制作从多孔棉纤维开始，它由多个亲水性微纤维组成，这些微纤维是含有羟基的纤维素纤维。然后使用有机连接材料欧洲杯猜球平台将直径约为8纳米的金纳米颗粒沉积在纤维上。欧洲杯足球竞彩

为了开发葡萄糖氧化阳极，科学家们将葡萄糖氧化酶和胺官能化的小分子TREN交替层应用。氧还原反应的阴极由镀金电极构成，具有电催化能力。

”我们精确地控制了酶的装载量,”李说。”我们制造了一个非常薄的层，这样导电底物和酶之间的电荷传输就得到了改善。我们在材料之间建立了非常紧密的联系，所以电子的传输更容易欧洲杯足球竞彩．”

与尼龙纤维相比，棉花的孔隙率增加了黄金层的数量。”棉花有许多孔隙，可以支持电化学器件的活性这篇论文的共同作者之一、客座教授高永民(Yongmin Ko)解释道。”棉纤维是亲水的，这意味着电解质很容易浸湿表面．”

除了提高电极的导电性，棉纤维还可以优化设备的生物相容性，因为它的设计是在低温下工作，以便在体内使用。

可植入的生物燃料电池在适当的时间内会降解，而美国和韩国开发的新电池具有更强的长期稳定性。”我们有一个创纪录的高功率性能，并且生命周期应该改善生物医学应用，如心脏起搏器,”李说。

目前，心脏起搏器等植入式设备是由电池供电的，电池可以使用数年;然而，这些设备可能仍然需要在手术过程中更换电池。Lee进一步表示，生物燃料电池可以为这些电池提供不间断的充电，有可能延长设备无需更换电池的运行时间。

此外，生物燃料电池还可以用来为临时使用的设备提供动力。这样的装置可能被植入以实现药物的定时释放;然而，这些设备最终可以生物降解，不需要手术移除。对于这些应用，电池将不包括在内，而生物燃料电池可以提供更少的电力需要。

该研究的未来目标包括开发一种功能性的可植入电源，以及用储能装置代表生物燃料电池的运行。

我们想为此开发其他生物应用。我们希望在其他应用上更进一步，包括电池和高性能存储．

李承宇，佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院助理教授

另外，高丽大学教授权清勋、申东益、权敏成、赵镇汉等人也加入了研究小组。佐治亚理工学院的Jinho Park;成均馆大学SKKU纳米技术高级研究院的Wan Ki Bae。

本研究由韩国科学、信息通信技术与未来规划部(MSIP)资助的国家研究基金会(NRF)资助(2018R1A2A1A05019452;欧洲杯线上买球2016M3A7B4910619)和教育部韩国国家研究基金(NR欧洲杯线上买球F)基础科学研究计划(NRF2017R1A6A3A04003192)。