Collaborative Proposal: Tailoring nano- and micro-porous catalytic surfaces for microfluidic biofuel cells
合作提案:为微流体生物燃料电池定制纳米和微孔催化表面
基本信息
- 批准号:1057562
- 负责人:
- 金额:$ 25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-09-15 至 2014-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Professor Shelley D. Minteer of University of Utah and Professor Joseph Wang of the University of California-San Diego are supported by the Chemical Catalysis Program in the Division of Chemistry to develop three-dimensional structures of nano building blocks to be used as supports and current collectors for enzymatic biofuel cells. Hierarchical catalyst supports in which macroscopic and microscopic pore structures are combined and independently controlled will be constructed using either porous carbon materials or templated microchannels. The proposed structures will be used as electrodes in conventional biofuel cells and in biofuel cells within microfluidic channels. The biofuel cell anodes will utilize a pair of NAD-dependent dehydrogenases (lactate and pyruvate dehydrogenase) with lactate as fuel, and with an NADH-recycling electrocatalyst polymer layer on the interior surface of the nanoporous metal layer to facilitate NADH redox chemistry within the nanoporous layer. The work will focus on electrode structure and activity and will seek insights into how these catalyst support structures can correlate with improved bioelectrode performance. Current enzymatic biofuel cells are hampered by poor enzyme utilization, and the proposed nanostructured electrode design promises to alleviate this deficiency and improve the current/power density for the conversion of chemical energy of a fuel into electrical energy. The project will provide training for graduate and undergraduate and engage students from underrepresented minorities through the involvement of the PIs in a variety of outreach activities.
犹他大学的Shelley D. Minteer教授和加利福尼亚大学迭戈大学的Joseph Wang教授得到了化学催化计划在化学部的化学催化计划的支持,以开发纳米建筑区块的三维结构,用于支持酶生物燃料细胞。分层催化剂支持,其中宏观和微观孔结构合并,并使用多孔碳材料或模板微通道进行独立控制。所提出的结构将用作传统生物燃料细胞和微流体通道内的生物燃料细胞中的电极。生物燃料细胞阳极将以乳酸作为燃料来利用一对NAD依赖性脱氢酶(乳酸和丙酮酸脱氢酶),并在纳米金属层的内部表面上使用NADH回收的电催化剂聚合物层,以促进NADH氧化还原层内的NADH氧化还原层。这项工作将集中在电极结构和活动上,并将寻求有关这些催化剂支持结构如何与改善生物电极性能相关的见解。当前的酶生物燃料细胞受到较差的酶利用的阻碍,并且提出的纳米结构电极设计有望减轻这种缺陷并提高燃料化学能转化为电能的电流/功率密度。该项目将为研究生和本科生提供培训,并通过PIS参与各种外展活动而吸引来自代表性不足的少数民族的学生。
项目成果
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