[發(fā)明專利]一種高效酶燃料電池及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711186625.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN108091880B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬曉燕;惠昱晨;屈楓錦;索鴻飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/66
• 分類號(hào): H01M4/66;H01M4/80;H01M4/88;H01M8/16
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種高效酶燃料電池的制備方法，其特征在于：所述高效酶燃料電池包括酶陽(yáng)極、酶陰極、導(dǎo)線、硅橡膠片和瓊脂糖水凝膠的醋酸纖維素薄膜；酶陽(yáng)極和酶陰極平行放置，以瓊脂糖水凝膠的醋酸纖維素薄膜進(jìn)行間隔；所述酶陽(yáng)極和酶陰極上焊接有導(dǎo)線，分別封裝在硅橡膠片中；所述酶陽(yáng)極是在柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極上共價(jià)固定葡萄糖氧化酶獲得；所述酶陰極是在柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極上共價(jià)固定漆酶獲得；

所述在柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極上共價(jià)固定葡萄糖氧化酶獲得酶陽(yáng)極的過(guò)程如下：

將柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極浸泡在含4-氨基苯硫酚1～80mmol/L與4-巰基苯甲酸1～40mmol/L的無(wú)水乙醇溶液中于20～25℃下放置24～36小時(shí)；取出后用超純水沖洗并晾干，在將電極浸泡在含10～20mmol/L的N-羥基琥珀酰亞胺、20～40mmol/L的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽、0.1～0.5mmol/L的羧基二茂鐵與5～25g/L的葡萄糖氧化酶的超純水溶液中于35～40℃靜置2～16小時(shí)，取出后用超純水沖洗，于4℃下保存，即得到酶陽(yáng)極；

所述在柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極上共價(jià)固定漆酶獲得酶陰極的過(guò)程如下：

將柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極浸泡在含4-氨基苯硫酚0～80mmol/L與4-巰基苯甲酸0～40mmol/L的無(wú)水乙醇溶液中于20～25℃下放置24～36小時(shí)；取出后用超純水沖洗，晾干后將電極浸泡在含10～20mmol/L的N-羥基琥珀酰亞胺、20～40mmol/L的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽與5～25g/L的漆酶的超純水溶液中于35～40℃靜置2～16小時(shí)，取出后用超純水沖洗，于4℃下保存，即得到酶陰極；

所述柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極的制備步驟如下：

a.將泡沫鎳裁剪成電極的尺寸和形狀后依次浸泡在0.5mol/L的稀硫酸、丙酮與超純水里于超聲波清洗器中分別超聲清洗5～15分鐘，取出后經(jīng)過(guò)超純水沖洗，自然晾干；

b.以該電極為工作電極，鉑柱電極為對(duì)電極，銀/氯化銀電極為參比電極構(gòu)筑三電極系統(tǒng)，用恒電流法在含0.2～0.7mg/mL氯金酸，氮?dú)怙柡停琾H值為8～12，濃度為0.1mol/L的K₂HPO₄-KH₂PO₄緩沖溶液中進(jìn)行電化學(xué)沉積，陰極電流密度為2.5～20mA/cm^-2，沉積時(shí)間為200～1600s，沉積結(jié)束后即得到柔性三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)電極，采用超純水沖洗后晾干。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效酶燃料電池的制備方法，其特征在于：所述瓊脂糖水凝膠的制備如下：先配置0.01～1.0mol/L葡萄糖的pH值為5～7，濃度為0.1mol/L的K₂HPO₄-KH₂PO₄緩沖溶液；后取該緩沖溶液1～10mL，通入氧氣1～10分鐘，加入瓊脂糖0.3～5g，加熱該混合物至85～95℃，混合物透明之后在25℃條件下冷卻，既得到瓊脂糖水凝膠。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效酶燃料電池的制備方法，其特征在于：所述泡沫鎳的厚度為0.1～1.7mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效酶燃料電池的制備方法，其特征在于：所述泡沫鎳的裁剪成幾何面積為0.04～10cm²的長(zhǎng)方形或圓形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效酶燃料電池的制備方法，其特征在于：所述的超純水的電阻為18.2MΩcm。