Биотопливные элементы для получения электрической энергии

Быстрый технологический прогресс в альтернативной энергетике и биомедицине приводит к разработке новых имплантируемых микроустройств. В основном такие устройства по-прежнему основаны на различных электронных компонентах, требующих долгоживущих источников электрической энергии. Однако современные химические электрические источники и аккумуляторы сохраняются в течение ограниченного времени. Поэтому для обеспечения функций различных имплантируемых миниатюрных электронных устройств в течение длительного времени требуется новая концепция в разработке источников энергии. В последнее время значительное внимание уделяется разработке биотопливных ячеек. Наиболее подходящими для применения in vivo являются биотопливные элементы на основе ферментных катализируемых реакций. Имеются обоснованные предположения о возможности разработки ферментативных биотопливных ячеек способны работать в физиологических условиях и при низких концентрациях естественного биотоплива, которые присутствуют в организме человека. С этой целью возможно применение оксидоредуктаз. Представленный проект направлен на разработку биотопливных элементов способных длительное время функционировать в физиологически-близких условиях, без существенной потери активности. Для достижения поставленной цели планируется разработка методов нанесения и закрепления ферментных систем на электродах, разработка модельных электродов, тестирование, оптимизация состава электродов и определение их электрохимических характеристик. Планируется получение фундаментальных и практических результатов в области разработки биоферменетативных топливных элементов с электрическими характеристиками не уступающих мировым аналогам. В качестве научной новизны необходимо отметить применение токопроводящих полимеров, позволяющих проводить более плотную иммобилизацию ферментов, что в свою очередь способствует увеличению плотности тока, вырабатываемой единицей поверхности электрода. В результате выполнения проекта планируется получение новых данных фундаментального и прикладного характера о формировании поверхностных слоев ферментов на электроде и влиянии структуры этих слоев на электрохимические характеристики получаемых топливных элементов.