Elektronų pernešimo gerinimas naudojant dviejų mediatorių sistemą mikrobiniuose biokuro elementuose

Abstract

Kasmet pasaulyje augant energijos paklausai, jos išgavimas sukelia žalingas pasekmes, kurioms sumažinti reikalingos nekenksmingos alternatyvos. Biokuro elementai naudoja gyvus organizmus elektros gamybai. Jie gali būti mikrobiniai arba fermentiniai. Mikrobiniame kuro elemente mikroorganizmams veikiant kaip katalizatoriui cheminė energija konvertuojama į elektros energiją ir gamina elektrą net iš praskiestų biodegalų tirpalų. Mikrobiniuose kuro elementuose kaip katalizatoriai yra naudojami įvairūs mikroorganizmai: Actinobacillus succinogenes, Escherichia coli and Gluconobacter oxydans ir kt. Šiame tyrime naudojamos mielės, kurios pasižymi elektrocheminiu aktyvumu, nedidele kaina bei lengvu paruošimu. Mielės buvo imobilizuotos ant anodo (grafito elektrodo) paviršiaus. Mielių elektrocheminiam aktyvumui registruoti buvo naudojama dviejų elektronų pernešimo tarpininkų (EPT) sistema, iš kurių vienas – lipofilinis, o kitas – hidrofilinis. Dviejų rūšių EPT reikalingi todėl, kad vienas iš jų – netirpus vandenyje 1,4 – naftochinonas (menadionas) gali prasiskverbti pro ląstelės membraną ir sureagavęs su ląstelėje esančiais fermentais ir iš menadiono virtęs į menadiolą atiduoda elektronus kitam, išorėje veikiančiam EPT K3[Fe(CN)6], kuris perduoda elektronus elektrodui. Matavimai atliekami trijų elektrodų elektrocheminėje celėje, kur grafito elektrodas su imobilizuotomis mielėmis buvo naudojamas kaip darbinis elektrodas, platinos elektrodas – kaip atraminis elektrodas bei Ag/AgCl elektrodas – kaip palyginamasis elektrodas. Buvo registruojamos ciklinės voltamperogramos esant skirtingoms gliukozės bei EPT koncentracijoms. Didžiausias gautas srovės tankis - 4,2m A/cm2 buvo gautas esant potencialui 0,4 V.