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Korean Chemical Engineering Research,
Vol.57, No.1, 1-4, 2019
Vol.57, No.1, 1-4, 2019
Anthracene dicarboxyl acid 가교제를 활용한 효소연료전지의 산화극의 포도당 산화반응 향상
Enhancement of Glucose Oxidation Reaction in Enzyme Biofuel Cell Utilizing Anthracene Dicarboxyl acid Cross-linker
본 연구에서는 효소연료전지의 율속 반응인 산화극의 효소반응 강화 및 효소 담지량을 증가시키기 위하여 안트라센 가교제를 도입하였다. CNT/PEI 담지체에 가교 처리된 글루코오스 산화효소(GOx)를 전기적인 극성을 이용하여 결합시켰다(AC[CNT/PEI/GOx]). 본 촉매의 성능을 확인하기 위하여 전기화학 평가가 수행되었으며, 성능 비교를 위해 가교제 처리를 하지 않은 CNT/PEI/GOx 촉매도 같이 전기화학 테스트를 진행하였다. 전기화학적 특성 평가들을 통해 글루코오스산화효소 담지량이 증가한 것을 확인하였으며, 라인위버-버크 방정식 통해 AC[CNT/PEI/GOx] (Km : 0.73 mM)가 가교제 처리를 하지 않은 CNT/PEI/GOx (Km : 1.71 mM) 보다 우수한 성능을 지닌 것을 확인했다. 또한, 완전지 성능평가 결과 최대 전력 밀도(Maximum power density, MPD)도 상승(21.2 μW/cm2에서 72.6 μW/cm2로)한 것을 볼 수 있었는데 이를 통해 글루코오스 산화효소 담지량 및 전자전달능력이 향상되었다는 것을 재확인 하였다.
In this study, an anthracene cross-linker is introduced to enhance the catalytic activity of glucose oxidase (GOx) based catalysts and to increase the amount of enzyme loading. The crosslinked GOx is bonded with the CNT/PEI support using the electrostatic interaction (AC[CNT/PEI/GOx]). Electrochemical evaluations are done to evaluate the performance of this catalyst and the performance of CNT/PEI/GOx catalyst is also measured as a control. According to the measurements, it is confirmed that the amount of loaded GOx increases, while Km value calculated by Lineweaver.Burk plot shows that AC[CNT/PEI/GOx] (Km : 0.73 mM) is superior to CNT/PEI/GOx (Km : 1.71 mM) without cross-linking reaction. Based on these effects, it is demonstrated that the maximum power density of the enzymatic biofuel cell using AC[CNT/PEI/GOx] increases from 21.2 μW/cm2 to 57.4 μW/cm2.
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