ES2277637T3 - Pila de combustible que utiliza enzimas de tipo oxidorreductasa en el compartimento catodico y eventualmente en el compartimento anodico. - Google Patents
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Abstract
Pila de combustible con membrana de intercambio de protones, que comprende: - un compartimento catódico que comprende un cátodo, un oxidante constituido por oxígeno y al menos un catalizador enzimático; - un compartimento anódico que comprende un ánodo, un combustible y al menos un catalizador, en que dichos compartimentos anódico y catódico están dispuestos en una parte y en otra de dicha membrana, y dicha pila está caracterizada porque dicho catalizador enzimático del compartimento catódico es una enzima de tipo oxidorreductasa, y dicha enzima es apta para catalizar la oxidación de un sustrato adecuado y la reducción del oxígeno en peróxido de hidrógeno, y dicho peróxido de hidrógeno desempeña la función de aceptador directo de los electrones procedentes del cátodo.
Description
Pila de combustible que utiliza enzimas de tipo
oxidorreductasa en el compartimento catódico y eventualmente en el
compartimento anódico.
La presente invención se refiere a una pila de
combustible con membrana de intercambio de protones, que utiliza
enzimas de tipo oxidorreductasa a nivel de los compartimentos
catódico y eventualmente anódico.
El campo general de la invención es por tanto el
de las pilas de combustibles con membrana de intercambio de
protones.
Una pila de combustible comprende, generalmente,
una acumulación de celdas elementales, en cuyo interior tienen
lugar reacciones electroquímicas con dos reactivos que son
introducidos de manera continua. El combustible, tal como
hidrógeno, para las pilas funciona con mezclas de hidrógeno/oxígeno
o metanol para pilas que funcionan con mezclas de metanol/oxígeno,
así que el etanol para pilas que funcionan con mezclas de
etanol/oxígeno es puesto en contacto con el ánodo, mientras que el
comburente, generalmente oxígeno es puesto en contacto con el
cátodo. El ánodo y el cátodo están separados por un electrolito, de
tipo de membrana de intercambio de iones. Las reacciones
electroquímicas, cuya energía es convertida en energía eléctrica se
dividen en dos semi-reacciones:
- una oxidación del combustible, que se
desarrolla en la superficie interfacial de ánodo/electrolito que
produce, en el caso de pilas de hidrógeno, protones H+, que pasan a
través del electrolito en dirección hacia el cátodo, produciendo
electrones, que se incorporan al circuito exterior, con el fin de
tomar parte en la producción de energía eléctri-
ca;
ca;
- una reducción del comburente, que se
desarrolla en la superficie interfacial del electrolito/cátodo, con
producción de agua en el caso de pilas de hidrógeno/oxígeno.
Estas dos reacciones tienen cinéticas lentas lo
que conduce a la utilización de catalizadores minerales, como
catalizadores metálicos basados en platino, al nivel de los ánodos y
los cátodos, para aumentar las cinéticas de estas reacciones.
No obstante, estos catalizadores tienen una
eficacia reducida a baja temperatura, lo que puede conducir a
dificultades puesta en funcionamiento de la pila y puede llevar a
una sobrecarga de los electrodos del catalizador, con el fin de
acelerar dicha puesta en funcionamiento. Además, estos catalizadores
principalmente basados en metales nobles, son productos caros y
constituyen contaminantes potenciales del medio ambiente.
Finalmente, estos catalizadores minerales
realizan una activación de la reacción anódica muy satisfactoria,
mientras que la reacción catódica sigue siendo difícil de catalizar
por estos medios. La reacción catódica constituye por esto una
etapa limitante del buen funcionamiento de una pila de
combustible.
Actualmente, las investigaciones llevan
particularmente, en lo que se refiere a pilas de difusión gaseosa,
esencialmente a nuevos catalizadores basados en metales menos
costosos o a nuevas disposiciones o asociaciones de catalizadores
existentes, con el fin de aumentar la reactividad de estos
catalizadores. Se debe precisar que por pila de difusión gaseosa se
entiende, en lo que precede y en lo que sigue, una pila para la cual
el comburente y el combustible alimentan sus respectivos
compartimentos directamente en forma de un flujo gaseoso.
En el caso de pilas que funcionan en un medio
acuoso, las investigaciones han llevado a una mejora de las
cinéticas anódicas y catódicas mediante la utilización de organismos
completos como bacterias, o mediante la utilización de sistemas
enzimáticos complejos insertados sobre electrodos, por ejemplo, de
platino o de grafito. Se entiende por una pila que funciona en un
medio acuoso, en lo que precede y en lo que sigue, una pila cuyos
compartimentos anódicos y catódicos están llenos de agua, con lo que
el comburente y el combustible llegan así al nivel de sus
respectivos compartimentos en forma disuelta.
Así, el documento [1]: Journal of
Electroanalytical Chemistry 464 (1999), pag.
110-117, describe la utilización de una enzima de
tipo lacasa, destinada a catalizar la reducción del oxígeno en agua
al nivel del compartimento catódico de una pila de combustible que
funciona en medio acuoso. Este documento precisa que la utilización
de una sola lacasa, para llevar a cabo la reducción del oxígeno, no
permite mejorar las densidades de corriente de la pila, en la
medida en que la transferencia de electrones entre el cátodo y la
enzima se hace según una cinética muy lenta. Con el fin de superar
este inconveniente, se recurrió a un mediador electroquímico
disuelto en el electrolito, que lleva a cabo una transferencia
rápida de electrones desde el cátodo hacia el sitio activo de la
lacasa. Este medidor es
2,2'-azinobis(3-etilbenzotiazolino-6-sulfonato).
No obstante, este mediador no solamente es costoso, sino que se
degrada igualmente de forma prematura debido a la producción de
radicales libres durante la transferencia de electrones entre el
cátodo y el sitio activo de la enzima, a través de dicho
mediador.
El documento [2]: Neoj. 100.1999, pag.
481-487, describe pilas de combustible que utilizan
como combustible glucosa y como comburente peróxido de cumeno y con
la intervención de superficie del electrodo funcionarizadas
mediante un sistema enzimático adecuado. Por tanto, en el lado
anódico, se ha injertado en la superficie del ánodo en contacto con
la glucosa, una monocapa que comprende un sistema enzimático
constituido por un mediador electroquímico denominado MB^{+}
asociado a una coenzima de tipo flavoproteína, como FAD, estando
ella misma asociada a una glucosa oxidasa Gox, por tanto, la
glucosa es oxidada bajo la acción de la glucosa oxidasa Gox en
ácido glucónico. Los electrones y los protones producidos son
trasferidos sucesivamente a la glucosa oxidasa asociada a la
coenzima FAD para proporcionar un sistema reducido de tipo
Gox-FADH_{2}, seguidamente al mediador para
proporcionar MBH_{2}, que finalmente trasfiere los electrones al
circuito anterior, en dirección al compartimento catódico.
Igualmente, en el lado catódico, los inventores injertaron sobre la
superficie del cátodo en contacto de peróxido de cumeno, una
monocapa constituida por una microperoxidasa destinada a llevar a
cabo la reducción del peróxido de
cumeno.
cumeno.
Las superficies funcionalizadas de estos
electrodos son no obstante instables y es difícil su utilización en
un medio industrial. Además, la utilización de peróxido de cumeno
como comburente no puede ser aplicada a gran escala.
Las realizaciones de la técnica anterior
presentan todas uno o varios de los inconvenientes siguientes:
- necesitan la utilización de una cantidad
considerable de catalizadores minerales para catalizar la reacción
catódica.
- necesitan, cuando es utilizada una enzima, una
funcionalización compleja de la superficie del cátodo a la que debe
ser fijada la enzima para aceptar los electrones procedentes de
dicho cátodo.
El objetivo de la presente invención, por tanto,
es proponer una pila de combustible que no presente los
inconvenientes anteriormente mencionados.
Por tanto, se ha descubierto de manera
sorprendente que utilizando un catalizador enzimático particular en
el compartimento catódico de una pila de combustible, es posible no
tener que recurrir ya a una funcionalización de la superficie de
los cátodos, y limitar igualmente o incluso suprimir completamente
la utilización de catalizadores minerales de la reacción
catódica.
Para hacer esto, la invención tiene por objeto
una pila de combustible con membrana de intercambio de protones,
que comprende:
- un compartimento catódico que comprende un
cátodo, un oxidante constituido por oxígeno y al menos un
catalizador enzimático,
- un compartimento anódico que comprende un
ánodo, un combustible y al menos un catalizador, en que dichos
compartimentos anódico y catódico están dispuestos en una parte y en
otra de dicha membrana, y dicha pila está caracterizada porque
dicho catalizador enzimático del compartimento catódico es una
enzima de tipo oxidorreductasa, y dicha enzima es apta para
catalizar la oxidación de un sustrato adecuado y la reducción del
oxígeno en peróxido de hidrógeno, y dicho peróxido de hidrógeno
desempeña la función de aceptador directo de los electrones
procedentes del cátodo.
Se precisa que según la invención, se entiende
por oxidorreductasa una enzima apta para catalizar una reacción de
oxidación de un primer sustrato (denominado sustrato adecuado en el
marco de la invención) y una reacción de reducción de un segundo
sustrato (constituido por oxígeno en el marco de esta
invención).
Como se enuncio anteriormente, el catalizador
enzimático de tipo óxido reductasa incorporado en el compartimento
catódico cataliza la reacción de oxidación de un sustrato adecuado y
la reacción de reducción del oxígeno en peróxido de hidrógeno, y
dicho peróxido de hidrógeno es apto para aceptar directamente los
electrones procedentes del cátodo sin tener que recurrir, por
ejemplo, a un mediador electroquímico cualquiera.
Contrariamente a las realizaciones de la técnica
anterior, en la que los catalizadores enzimáticos presentes en el
compartimento catódico contribuían a mejorar las cinéticas de
transferencia de electrones entre el cátodo y el comburente, el
catalizador enzimático de tipo oxidorreductasa de la invención
participa en la reacción de producción de peróxido de hidrógeno
(correspondiente en el marco de la invención al comburente de la
reacción catódica), y este peróxido de hidrógeno participa
directamente en la reacción catódica aceptando los electrones
procedentes del cátodo para reducirse en agua. En la medida en que
el catalizador enzimático especificó de la invención ya no esta
implicado en el mecanismo de aceptación de los electrones del
cátodo, esto permite simplificar considerablemente la concepción de
dicho cátodo con respecto a las realizaciones anteriores. Así, ya
no es necesario crear enlaces electrónicos entre el cátodo y la
enzima, en que la reacción de estos enlaces necesita un perfecto
control del estado de la superficie del cátodo y de las condiciones
de funcionamiento (naturaleza del electrolito, por ejemplo) para
permitir la adsorción, por ejemplo, de la enzima en la superficie
del cátodo.
Además, los catalizadores enzimáticos según la
invención favorecen una catálisis de la reducción del oxígeno en
agua oxigenada y la oxidación de un sustrato adecuado a temperatura
ambiente, lo que conduce a facilitar la puesta en marcha de la pila
de combustible. Finalmente, la catálisis de las reacciones
anteriormente mencionadas, inducida por los catalizadores
enzimáticos según la invención, disminuye a partir de un cierto
umbral de temperatura. Así, cuando una temperatura no deba ser
sobrepasada, se puede escoger una enzima oxidorreductasa adecuada,
susceptible de reaccionar de forma más limitada a una temperatura
dada. La realización de la presente invención puede permitir así
tener una seguridad intrínseca de la fila, recurriendo a una enzima
dada.
La catálisis enzimática según la invención es
también perfectamente regulable. En efecto, las reacciones
anteriormente mencionadas solo serán catalizadas si se añade en el
compartimento catódico, el sustrato adecuado y oxígeno, en que el
sustrato adecuado corresponde a la glucosa cuando la oxidorreductasa
corresponde a glucosa oxidasa. Puede concebirse así la regulación
de esta adición de las necesidades del usuario de la pila.
Finalmente, el hecho de utilizar enzimas, que no
interviene en la aceptación de los electrones procedentes del
cátodo, puede permitir sustituir los electrodos clásicamente
utilizados en realizaciones anteriores (como los electrodos de
grafito o metales nobles, como platino y oro) por electrodos de
materiales o aleaciones industriales como aceros inoxidables,
aleaciones de aluminio, níquel o titanio o de materiales polímetros
conductores. Preferentemente, el cátodo de la invención es de acero
inoxidable.
Además, los catalizadores enzimáticos según la
invención presentan la ventaja de ser poco costosos y no degradarse
de forma prematura.
Como enunció anteriormente, las enzimas según la
invención, aptas para reducir el dioxígeno, son oxidorreductasas
que, según la nomenclatura en vigor son identificadas por un número
EC del tipo EC 1.X.3.Y, en la que 1 indica la clase de las
oxidorreductasas, X caracteriza el sustrato donante de electrones, 3
indica el oxígeno como sustrato aceptor de electrones, Y indica
específicamente una enzima que está incluida en la subclase definida
por los tres números precedentes. Debe entenderse que, según la
invención, estas enzimas deberán catalizar la reducción del oxígeno
en peróxido de hidrógeno.
Además de llevar a cabo una reducción del
oxígeno en peróxido de hidrógeno, se pueden concebir según la
invención, enzimas de tipo oxidorreductasa aptas además para una
reacción con dicho sustrato adecuado, para inducir una
acidificación del compartimento catódico, y esta acidificación
facilita la reducción del oxígeno en peróxido de hidrógeno seguida
de la reducción del peróxido de hidrógeno en agua en la superficie
del cátodo. Este fenómeno es particularmente ventajoso en el caso
de que el cátodo sea de acero inoxidable, en la medida en que la
acidificación del compartimento catódico puede permitir la
activación de la superficie del cátodo con el fin de facilitar la
reducción del peróxido de hidrógeno en agua.
Por ejemplo, las enzimas de tipo oxidorreductasa
pueden ser escogidas entre el grupo constituido por la galactosa
oxidasa, glucosa oxidasa, piruvato oxidasa, glutamato oxidasas o
alcoholes oxidasas. Para estas enzimas anteriormente mencionadas,
debe entenderse que los sustratos adecuados son respectivamente
galactosa para galactosa oxidasa, glucosa para glucosa oxidasa,
piruvato para piruvato oxidasa, glutamato para glutamato oxidasa y
un alcohol para alcoholes oxidasas.
Los números EC de estas enzimas son
respectivamente EC 1.1.3.4 para glucosa oxidasa, EC 1.1.3.9 para
galactosa oxidasa, EC 1.2.3.3 para piruvato oxidasa y EC 1.4.3.7
para glutamato oxidasa.
Preferentemente, la enzima de tipo
óxidorreductasa utilizada en el compartimento catódico es la glucosa
oxidasa.
Para la glucosa oxidasa, el sitio activo de ésta
induce la oxidación del sustrato de glucosa en
glucono-1,4-lactona que es
hidrolizada seguidamente en ácido glucónico. De forma simultanea, el
mismo sitio activo induce la reducción del oxígeno en peróxido de
hidrógeno que es seguidamente reducido en agua por los electrones
que llegan desde el cátodo, de forma que la acidificación del
compartimento catódico por el ácido glucónico favorece estas dos
reducciones sucesivas.
La glucosa oxidasa presenta igualmente la
ventaja de permitir la constitución de una seguridad intrínseca de
la pila en la medida en que la glucosa oxidasa ya no es activa en
entornos de 70ºC. Por tanto, es particularmente interesante para
las aplicaciones que hacen uso de una pila según la presente
invención, a las que no se sobrepasa esta tempera-
tura.
tura.
Para el compartimento anódico, la catálisis de
la acción anódica (es decir, la reacción de oxidación de un
combustible) puede ser realizada por cualquier tipo de catalizadores
incluidos los catalizadores metálicos.
No obstante, de forma muy ventajosa el
catalizador de compartimento anódico es, según la invención, una
enzima apta para catalizar la oxidación de un sustrato adecuado, y
dicho sustrato asume la función de combustible.
De forma preferente, la enzima del compartimento
anódico es apta, además, mediante reacción con dicho sustrato para
llevar a cabo una acidificación del compartimento anódico.
De la misma forma que para el compartimento
catódico el hecho de utilizar una enzima como catalizador permite
limitar, incluso suprimir, el contenido de catalizadores
metálicos.
Por tanto, la enzima del compartimento anódico
puede ser escogida entre le grupo constituido por hidrogenasas,
glucosa oxidasa, galactosa oxidasa o alcoholes oxidasas. Debe
entenderse que los sustratos para la lista de enzimas citadas son
respectivamente hidrógeno, glucosa, galactosa o alcoholes
adecuados.
Debe apreciarse que algunas de estas enzimas,
como la glucosa oxidasa, consumen dioxígeno para su funcionamiento.
Debido a esto, no será necesario pulgar el dioxígeno de dicho
compartimento como es el caso cuando la función del combustible la
desempeña el hidrógeno.
Ventajosamente, según la invención, la enzima
del comportamiento anódico es glucosa oxidasa y el combustible es
glucosa.
La oxidación de la glucosa por esta enzima
produce glucono-1,4-lactona que es
hidrolizada en ácido glucónico liberando así protones, necesarios
para el funcionamiento de la pila. Estos protones son dirigidos,
particularmente, en dirección al compartimento catódico a través de
la membrana de intercambio de protones.
Debe precisarse que, en la medida en que
participa la enzima del compartimento anódico según la invención,
directamente en la reacción anódica, a saber, en la transferencia de
electrones del combustible en el ánodo, esta enzima es
ventajosamente inmovilizada en la superficie del ánodo. La
inmovilización de la enzima puede ser efectuada mediante métodos
clásicos conocidos por un experto en la técnica, como una simple
adsorción una reacción de co-reticulación con
glutaraldehído, la inclusión en las membranas de un polímero de tipo
Nafion o en las capas de tensioactivos depositados sobre el ánodo,
interacciones electroestáticas con poliiones adsorbidos en la
superficie del ánodo o un injertado por enlace covalente.
La utilización de este sistema presenta la
ventaja igualmente de no tener que recurrir al hidrógeno, que puede
plantear problemas de aprovisionamiento y seguridad.
La presente invención puede ser aplicada tanto a
pilas de difusión gaseosa como a pilas de funcionamiento en medio
acuoso.
En lo que se refiere a la introducción de los
catalizadores enzimáticos y los sustratos a nivel de los
compartimentos de los electrodos (es decir, anódico y catódico),
pueden ser concebidas diversas alternativas.
Según una primera alternativa, la o las enzimas
del compartimento anódico y/o catódico y el o los sustratos pueden
ser introducidos de forma continua o discontinua en los respectivos
compartimentos durante el funcionamiento de la pila. Por ejemplo,
para una pila que funcione por difusión gaseosa, las enzimas pueden
ser introducidas en forma de aerosoles con los sustratos
adecuados.
Según una segunda alternativa, la o las enzimas
del compartimento anódico y/o catódico son adsorbidas en el ánodo
y/o en el cátodo.
Finalmente, para pilas que funcionan en un medio
acuoso, la o las enzimas según un modo particular de realización
son introducidas directamente en el medio acuoso de los
compartimentos anódico y/o catódico, durante el montaje de la
pila.
La invención se describirá seguidamente en
referencia a los ejemplos proporcionados con carácter ilustrativo y
no limitativo.
La figura 1 representa el esquema de una pila
según la invención, que funciona en un medio acuoso.
La figura 2 representa el esquema de una pila
según la invención de difusión gaseosa, con catálisis de la
reacción catódica por medio de glucosa oxidasa.
Ejemplo
1
La pila utilizada según este ejemplo es una pila
que funciona en medio acuoso y está representada en la figura
1.
Esta pila presenta respectivamente un
compartimento catódico 1 y compartimento anódico 2 separados por una
membrana 4 de intercambio de protones. Los electrodos son
respectivamente una rejilla de platino para el ánodo 6 y una placa
de acero inoxidable para el cátodo 8.
\newpage
Un flujo de agua 10 procedente de los depósitos
11, en que dichos flujos son previamente saturados de dihidrógeno
para el flujo destinado al compartimento anódico 2 y de dioxígeno
para el flujo destinado al compartimento catódico 1, llega al nivel
de cada compartimento.
Según este ejemplo, la saturación del flujo del
agua por dihidrógeno o dioxígeno se efectúa haciendo burbujear sus
respectivos gases en el agua de los depósitos 11, siendo dirigidos
dichos gases hacia los depósitos 11 a través de una entrada de
dioxígeno 14 por el lado catódico y a través de una entrada de
dihidrógeno 12 por el lado anódico.
Además, según este ejemplo, la glucosa y la
glucosa oxidasa son introducidas en el depósito 11 por el lado
catódico a través de una entrada 16 colocada en las proximidades de
la entrada de oxígeno 14. En cada depósito 11, están provistas
salidas 18 para llevar a cabo la renovación del medio acuoso.
En estas condiciones y para concentraciones de
glucosa 24,4 mM y de glucosa oxidasa de 2,0 U/ml, la potencia
suministrada es 70 a 280 veces mayor en presencia de glucosa oxidasa
que sin nada, para diferentes valores de la resistencia eléctrica,
como se presenta en la tabla 1 siguiente.
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\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
La pila utilizada según este ejemplo es análoga
a la pila de la figura 1 anteriormente descrita.
No obstante, la pila según este ejemplo difiere
en los siguientes aspectos:
- -
- la glucosa sustituye al dihidrógeno como combustible en el lado anódico;
- -
- el ánodo 6 es de acero inoxidable
- -
- la glucosa oxidasa es injertada directamente en la superficie del ánodo 6.
Por tanto según este ejemplo, ya no es necesario
recurrir a la utilización de un material noble para constitución
del ánodo, debido a que la catálisis en el lado anódico ya no se
lleva a cabo por catalizadores metálicos y no se utiliza ya
dihidrógeno sino glucosa, que es más facial de manipular.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
La pila utilizada según este ejemplo está
representada en la figura 2.
Esta pila presenta respectivamente un
compartimento anódico 20 y un compartimento catódico 22 separados
por una membrana de intercambio de protones 24; el ánodo y el
cátodo están hechos de grafito. En los dos compartimentos se
utiliza platino (1 mg/cm^{2}). El compartimento anódico 20 dispone
de una entrada de dihidrógeno 26, que previamente a su introducción
en el compartimento pasa a través de un dispositivo humidificador
28, mientras que el compartimento catódico dispone de una entrada
de dioxígeno 30 que pasa a través de un dispositivo humidificador
28 y lateralmente una entrada de glucosa y glucosa oxidasa 32. Por
tanto, la enzima y su sustrato son inyectados en funcionamiento, lo
que permite particularmente regular la intensidad de la catálisis de
la reacción catódica, y por tanto el funcionamiento de la pila a
través de la modulación de la cantidad de glucosa inyectada. La
catálisis de la reacción anódica se lleva acabo por medio del
platino. En cada compartimento, están previstas salidas 34 para
llevar acabo renovación del comburente y el combustible, las enzimas
y sustratos.
En la utilización, la entrada 32 de glucosa y
glucosa oxidasa es utilizada para inyectar 1 ml de una solución que
contiene glucosa 20 mM y el contenido de glucosa oxidasa indicado en
la tabla 2, al comienzo del funcionamiento de la pila.
Se comprueba, que en estas condiciones, la
adición de enzimas permite aumentar la catálisis de la reacción
catódica, por tanto, la potencia de la pila de 15% (con 1 o 10
Unidad/l) a 28% (con 100 Unidad/l).
Este resultado es destacable en la medida en que
demuestra que la adición de una enzima permite mejorar los
rendimientos de una pila que, sin embargo, utiliza un catalizador de
platino en las cantidades habituales para las pilas
comerciales.
[1]: Journal of Electroanalytical
Chemistry 464 (1999), pag. 110-117.
[2]: New J. Chem., 1999, pag.
481-487.
Claims (14)
1. Pila de combustible con membrana de
intercambio de protones, que comprende:
- un compartimento catódico que comprende un
cátodo, un oxidante constituido por oxígeno y al menos un
catalizador enzimático;
- un compartimento anódico que comprende un
ánodo, un combustible y al menos un catalizador, en que dichos
compartimentos anódico y catódico están dispuestos en una parte y en
otra de dicha membrana, y dicha pila está caracterizada
porque dicho catalizador enzimático del compartimento catódico es
una enzima de tipo oxidorreductasa, y dicha enzima es apta para
catalizar la oxidación de un sustrato adecuado y la reducción del
oxígeno en peróxido de hidrógeno, y dicho peróxido de hidrógeno
desempeña la función de aceptador directo de los electrones
procedentes del cátodo.
2. Pila de combustible según la reivindicación
1, caracterizada porque la enzima de tipo oxidorreductasa es
apta además, mediante reacción con dicho sustrato adecuado, para
inducir una acidificación del compartimento catódico.
3. Pila de combustible según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la enzima de
tipo oxidorreductasa del compartimento catódico es escogida entre
el grupo constituido por galactosa oxidasa, glucosa oxidasa,
piruvato oxidasa, glutamato oxidasa y alcoholes oxidasas.
4. Pila de combustible según la reivindicación
3, caracterizada porque la enzima de tipo oxidorreductasa es
glucosa oxidasa.
5. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones, caracterizada porque el cátodo es de
un material escogido entre el grupo constituido por aceros
inoxidables, aleaciones de aluminio, níquel o titanio o polímeros
conductores.
6. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones, caracterizada porque el catalizador del
compartimento anódico es una enzima apta para catalizar la
oxidación de un sustrato adecuado, y dicho sustrato sirve como
combustible.
7. Pila de combustible según la reivindicación
6, caracterizada porque la enzima del compartimento anódico
es apta además, para llevar a cabo mediante reacción con dicho
sustrato adecuado, una acidificación del compartimento anódico.
8. Pila de combustible según las
reivindicaciones 6 7, caracterizada porque la enzima del
compartimento anódico es escogida entre el grupo constituido por
hidrogenasas, glucosa oxidasa, galactosa oxidasa o alcoholes
oxidasas.
9. Pila de combustible según la reivindicación
8, caracterizada porque la enzima del compartimento anódico
es glucosa oxidasa y el combustible es glucosa.
10. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pila
es una pila de difusión gaseosa.
11. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores 1 a 9, caracterizada porque
la pila es una pila que funciona en medio acuoso.
12. Pila de combustible según las
reivindicaciones 10 ó 11, caracterizada porque la o las
enzimas del compartimento anódico y/o catódico y el o los sustratos
son introducidos de forma continua o discontinua en sus respectivos
compartimentos durante el funcionamiento de la pila.
13. Pila de combustible según las
reivindicaciones 10 ó 11, caracterizada porque la o las
enzimas del compartimento anódico y/o catódico son adsorbidas en el
ánodo y/o en el cátodo.
14. Pila de combustible según la reivindicación
11, caracterizada porque la enzima o las enzimas son
introducidas directamente en el medio acuoso de los compartimentos
anódicos y/o catódicos durante el montaje de la pila.
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