Praca doktorska
Miniatura
Pliki
1200-DR-CH-192505 (1).pdf7.64 MB
Licencja
FairUseKorzystanie z tego materiału możliwe jest zgodnie z właściwymi przepisami o dozwolonym użytku lub o innych wyjątkach przewidzianych w przepisach prawa. Korzystanie w szerszym zakresie wymaga uzyskania zgody uprawnionego.
 

Designing enzymatic fuel cell based on pseudocapacitive materials

Uproszczony widok
dc.abstract.plNajistotniejszą wadą dotychczas konstruowanych enzymatycznych ogniw paliwowych jest niska gęstość i stabilność uzyskiwanej mocy w czasie. Rozwiązaniem tego problemu może być zwiększenie zakresu stosowalnych paliw oraz umożliwienie gromadzenia wytworzonej energii, a następnie uwalnanie w okresie szczególnego zapotrzebowania. Celem pracy doktorskiej była konstrukcja i zbadanie właściwości tzw. biosuperkondensatora: elektrochemicznego źródła energii łączącego cechy enzymatycznego ogniwa paliwowego oraz superkondensatora. Dzięki modyfikacji anody klastrem wieloenzymatycznym, urządzenie było zdolne do produkcji energii w roztworach zawierających glukozę, fruktozę, sacharozę lub ich mieszaninę. Stosowany klaster enymatyczny składał się z czterech enzymów: mutarotazy, inwertazy, dehydrogenazy D-fruktozowej oraz FAD-zależnej dehydrogenazy D-glukozowej. Jako katalizator reakcji katodowej – czteroelektronowej redukcji tlenu – zastosowano lakazę. Elementem zdolnym do akumulacji wytworzonego ładunku elektrycznego był materiał elektrodowy, na którym unieruchamiano enzymy – kompozytowy papier nanocelulozowo-polipirolowy. Nanoceluloza, izolowana z glonów Cladophorae sp. dzięki specyficznym właściwościom – nanometrycznej średnicy włókien, odporności mechanicznej i elastyczności stanowi rusztowanie do osadzania pseudopojemnościowego polimeru przewodzącego. Wyniki podjętych badań podstawowych ze stosowanymi oksydoreduktazami pokazują, że dzięki zastosowaniu w filmie elektrodowym pochodnej naftochinonu, stanowiącego mediator w reakcji przeniesienia ładunku dla enzymów anodowych, możliwe jest znaczne obniżenie nadpotencjału reakcji utleniania cukrów oraz zwiększenie stałej szybkości reakcji. Ten sam związek, będąc pochodną związków fenolowych, rozpoznawany przez centrum aktywne lakazy, doskonale sprawdza się jako czynnik orientujący białka wielomiedziowe, poprawiając znacznie kinetykę bezpośredniego przeniesienia ładunku między elektrodą, a katalizatorem redukcji tlenu. Pochodna naftochinonu została wprowadzona do warstwy modyfikującej elektrodę poprzez unieruchomienie odpowiednio zmodyfikowanych nanocząstek złota. Wynikiem połączenia korzystnych właściwości katalitycznych i pojemnościowych jest urządzenie zdolne do wytwarzania gęstości mocy ok 1 mW cm-2 w roztworze sacharozy, o maksymalnej pojemności specyficznej 1.8 F cm-2. Wykazano również, że stosowanie urządzenia w trybie pulsacyjnym umożliwia znaczne wydłużenie czasu pracy elementów bioelektrokatalitycznych zaprojektowanego urządzenia.
dc.affiliation.departmentWydział Chemii
dc.contributor.authorKizling, Michał
dc.date.accessioned2019-10-30T08:42:07Z
dc.date.available2019-10-30T08:42:07Z
dc.date.defence2019-11-07
dc.date.issued2019-10-30
dc.description.promoterBilewicz, Renata
dc.description.promoterRogalski, Jerzy
dc.identifier.urihttps://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/3557
dc.language.isopl
dc.rightsFairUse
dc.subject.plpolipirol
dc.subject.plnanoceluloza
dc.subject.plnanorurki węglowe
dc.subject.plnanocząstki superparamagnetyczne
dc.subject.plnanocząstki złota
dc.subject.pllakaza
dc.subject.plmutarotaza
dc.subject.plinwertaza
dc.subject.pldehydrogenaza glukozowa
dc.subject.pldehydrogenaza fruktozowa
dc.subject.ploksydoreduktazy
dc.subject.plbiosuperkondensator
dc.subject.plsuperkondensator
dc.subject.plenzymatyczne ogniwo paliwowe
dc.subject.plbioelektrochemia
dc.titleDesigning enzymatic fuel cell based on pseudocapacitive materials
dc.title.alternativeProjektowanie enzymatycznych ogniw paliwowych z wykorzystaniem materiałów o właściwościach pseudopojemnościowych
dc.typeDoctoralThesis
dspace.entity.typePublication