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提高生物燃料電池的產(chǎn)量和壽命是一個(gè)難題。采用了一種結(jié)構(gòu)，其中凝膠混合瓊脂糖和燃料(果糖)夾在石墨烯涂層碳纖維電極。不與凝膠接觸的電極表面暴露在空氣中。此外，在凝膠表面添加溝槽，進(jìn)一步增加供氧。燃料電池的功率密度是根據(jù)暴露在空氣中的電極面積來檢查的。輸出幾乎與電極暴露在空氣中的面積成正比。此外，還對(duì)燃料、凝膠和酶在陰極的濃度進(jìn)行了優(yōu)化。該系統(tǒng)的最大功率密度約為121 W/cm²，是使用液體燃料時(shí)的2.5倍。在24小時(shí)后的功率密度，燃料凝膠優(yōu)于燃料液體。

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Figure 1. 這項(xiàng)工作中使用果糖的生物燃料電池

Figure 2. 燃料凝膠的結(jié)構(gòu)被GCFC電極夾住。上圖顯示了GCFC電極表面。

 Figure 3. 帶溝槽的燃料凝膠的形狀和尺寸(a = 6mm, b₁=12mm, t₁ = 2mm, b₂ = 1∼3mm(參數(shù))，b₃ = 1mm, t₂ = 0.5mm)

Figure 4. 不同CV循環(huán)次數(shù)的陰極電流密度(酶:BOD，溶液:MBS, pH 7)。

Figure 5. 當(dāng)瓊脂糖凝膠濃度改變時(shí)(溶液:果糖200mM + MBS, pH 5)，燃料電池的功率密度。誤差條表示峰值的變化。

Figure 6. 不同濃度的改性BOD酶陰極電流密度(溶液:MBS, pH 7)。

    相關(guān)研究于2019年由日本大學(xué)的Satomitsu IMAI課題組發(fā)表在IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS（2019，E102C，2，151-154）原文：Enzymatic Biofuel Cell Using Grooved Gel of Fructose between Graphene-Coated Carbon Fiber Cloth Electrodes