Il film poly(pyrr)–ABTS–pyr così come progettato. un, Rappresentazioni di Trametes versicolor Lac con la tasca di legame idrofoba orientata verso il fondo della pagina e il sito di rame T1 situato su un lato dell'enzima alla base di una tasca idrofoba, che funge da sito di legame del substrato enzimatico. I restanti tre atomi di rame sono legati sui siti T2 e T3 in un cluster triangolare a circa 12 Å di distanza verso l'altro lato dell'enzima, dove si lega l'ossigeno. B, Rappresentazione grafica dell'ET dall'elettrodo verso Lac attraverso il film poly(pyrr)–ABTS–pyr. Credito:(c) 2018 Energia della natura (2018). DOI:10.1038/s41560-018-0166-4
Un team di ricercatori con membri di istituzioni di Singapore, La Cina e il Regno Unito hanno trovato un modo per migliorare il trasferimento di elettroni nelle celle a biocombustibile enzimatico. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Energia della natura , descrivono la loro tecnica e come funziona. Huajie Yin e Zhiyong Tang con la Griffith University in Australia e il National Center for Nanoscience and Technology in Cina, offrire un pezzo di News &Views sul lavoro svolto dal team nello stesso numero della rivista.
Le celle a biocombustibili enzimatiche sono, come suggerisce il nome, un tipo di cella a combustibile basata su enzimi come catalizzatori invece che su metalli costosi. A causa del loro potenziale, gli scienziati sono stati ansiosi di trovare modi per superare i problemi che hanno inibito le applicazioni commerciali:si prevede che saranno molto più economici da realizzare rispetto a quelli attualmente in uso.
Attualmente, le celle a biocombustibili enzimatiche sono inefficienti, hanno una vita breve e non producono molta energia. Questi problemi, notano i ricercatori, sono dovute alla difficoltà di cablaggio degli enzimi e delle superfici degli elettrodi. In questo sforzo, affermano di aver superato alcune di queste difficoltà combinando due metodi precedentemente sviluppati volti a risolvere il problema. Il primo metodo prevede il collegamento di un enzima alla superficie di un elettrodo in modo tale da consentire agli elettroni di passare tra i due:si tratta del trasferimento diretto di elettroni. Il secondo metodo prevede un mediatore che viene utilizzato per aiutare il trasferimento:si chiama, abbastanza naturalmente, trasferimento di elettroni mediato.
I ricercatori hanno combinato i due approcci per sfruttare i vantaggi di ciascuno. Hanno usato la laccasi come enzima e hanno progettato un sistema di trasferimento che si collegava a un tipo speciale di superficie di nanotubi di carbonio per migliorare ulteriormente il trasferimento di elettroni. Il sistema era composto da tre parti, un composto ABTS (per fungere da mediatore), situato tra un gruppo polipirrolico ad un'estremità e un gruppo pirenico all'altra.
Nel testare la loro tecnica, il team ha scoperto che la densità di corrente OOR massima raggiungeva i 2,45 mA/cm 2 e il loro dispositivo è stato in grado di mantenere metà della sua corrente ORR per 120 giorni. Suggeriscono che i loro risultati siano promettenti e si aspettano ulteriori miglioramenti man mano che perfezionano la tecnica.
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