FI122265B - Flerskiktsstruktur - Google Patents

Flerskiktsstruktur Download PDF

Info

Publication number
FI122265B
FI122265B FI20096338A FI20096338A FI122265B FI 122265 B FI122265 B FI 122265B FI 20096338 A FI20096338 A FI 20096338A FI 20096338 A FI20096338 A FI 20096338A FI 122265 B FI122265 B FI 122265B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
layer
multilayer structure
enzyme
structure according
laminar
Prior art date
Application number
FI20096338A
Other languages
English (en)
Finnish (fi)
Other versions
FI20096338A (sv
FI20096338A0 (sv
Inventor
Maria Smolander
Anu Vaari
Harry Boer
Ville-Mikko Ojala
Matti Valkiainen
Original Assignee
Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teknologian Tutkimuskeskus Vtt filed Critical Teknologian Tutkimuskeskus Vtt
Priority to FI20096338A priority Critical patent/FI122265B/sv
Publication of FI20096338A0 publication Critical patent/FI20096338A0/sv
Priority to PCT/FI2010/051048 priority patent/WO2011073530A1/en
Priority to EP10837114.7A priority patent/EP2514017B1/en
Priority to US13/516,332 priority patent/US9614243B2/en
Priority to ES10837114.7T priority patent/ES2675121T3/es
Publication of FI20096338A publication Critical patent/FI20096338A/sv
Application granted granted Critical
Publication of FI122265B publication Critical patent/FI122265B/sv

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8828—Coating with slurry or ink
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9008—Organic or organo-metallic compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/16—Biochemical fuel cells, i.e. cells in which microorganisms function as catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Claims (34)

1. Flerskiktsstruktur, som är lämplig som en elektrod i en elkälla, kännetecknad av att strukturen omfattar 5. ett elledande lam in art skikt, - ett laminärt enzymskikt, som innehäller ett väsentligen torrt enzym, som är kap-abelt att oxidera eller dehydrogenera kolhydratmaterial under lämpliga förhäll-anden, och - ett laminärt bränsleskikt, som innehäller en kemisk energikälla, som omfattar ett 10 väsentligen torrt kolhydratmaterial, varvid bränsleskiktet gränsar tili enzymskiktet pa sa sätt, att en flerskiktsstruktur bildas.
2. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den vidare innehäller ett laminärt skikt, som kan fuktas för att överföra fukt eller vatten tili enzymskiktet. 15
3. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 1, kännetecknad av att bränsleskiktet är be-läget i direkt kontakt med enzymskiktet.
4. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 2, kännetecknad av att det laminära skiktet, 20 som kan fuktas, anordnas mellan bränsleskiktet och enzymskiktet.
5. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 4, kännetecknad av att mellanskiktet är po-röst. δ (M ^ 25
6. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 5, kännetecknad av att mellanskiktet om- o ' fattar ett poröst substrat, som väljs ur gmppen bestäende av porösa fiberdukar eller ark av δ naturligt eller syntetiskt ursprung, i synnerhet väljs det porösa substratet bland cellulosa-cn “ och lignocellulosamaterial, säsom pappers- eller pappark, t.ex. filterpapper. oo 00 00 CD g 30
7. Flerskiktsstruktur enligt nägot av patentkraven 1 - 5, kännetecknad av att en- o ^ zymskiktet skiktas pä ett första laminärt substratskikt.
8. Flerskiktsstruktur enligt nägot av patentkraven 2 - 7, kännetecknad avatt bränsleskiktet skiktas pä ett andra laminärt substratskikt.
9. Flerskiktsstruktur enligt nägot av patentkraven 1- 8, kännetecknad avatt den 5 vidare omfattar ett ytskikt, som är bildat av en film, som är permeabel för joner.
10. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 9, kännetecknad avatt filmen bildar det första laminära substratskiktet.
11. Flerskiktsstruktur enligt nägot av patentkraven 6-10, kännetecknad avatt det andra laminära substratskiktet är bildat av ett pappers- papp- eller plastark, som är väsent-ligen impermeabelt för fukt.
12. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av 15 att enzymet blandas med en elektronöverföringsmediator.
13. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att det oxiderande enzymet väljs ur gruppen bestäende av peroxidaser och oxidaser.
14. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 13, kännetecknad av att enzymet väljs ur gruppen bestäende av oxidoreduktaser (EC 1.), inklusive dehydrogenaser med NAD+, NADH+, NADP+ eller NADPH+ som elektronmottagare (EC 1.1.1), t.ex. glukos-dehydrogenaser (1.1.1.47), oxidaser med syre som elektronmottagare (EC 1.1.3), t.ex. ^ glukosoxidaser (EC 1.1.3.4) och kinoproteindehydrogenaser (EC 1.1.5), t.ex. kinoprotein- (M ^ 25 glukosdehydrogenaser (EC 1.1.5.2). o i cö
15. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 13 eller 14, kännetecknad av att enzymets tr “ aktivitet uppgär till ca 1 - 100 000 nkat/g, företrädesvis tili 10 - 1000 nkat/g, och används i oo g en mängd uppgäende tili 0,0001 - 10 mg protein/g av katodskiktets torrsubstans. CD § 30 o
^ 16. Flerskiktsstruktur enligt nägot av patentkraven 13 - 15, kännetecknad av att enzymets redoxpotential, uttryckt som V vs NHE, är inte större än 0,3.
17. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 16, kännetecknad av att enzymetväljs frän kinoproteinglukosdehydrogenas (EC 1.1.5.2) av Gluconobacter oxydans, Gluconobacter suboxydans cllcr Acinetobacter calcoaceticus, eller glukosoxidas (EC 1.1.3.4) av Aspergillus niger, eller glukosdehydrogenas (1.1.1.47) av Pseudomonas sp. eller Thermoplasma 5 acidophilum.
18. Flerskiktsstruktur enligt nägot av patentkraven 12-17, kännetecknad avatt mediatom uppvisar goda elektrokemiska egenskaper.
19. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 18, kännetecknad avatt mediatom väljs ur gruppen bestaende av ABTS [2,2'-azino-bis(3-etylbensotiazolin-6-sulfonsyra)], metyl-syringat [metyl-3,5-dimetoxi-4-hydroxibensoat] och andra metoxi- och dimetoxifenoler, och ferrocenkarboxialdehyd och andra ferrocenderivat, och blandningar därav.
20. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att mediatom är närvarande i en halt uppgäende till 0,001 - 10,0 vikt-% av katodskiktet.
21. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att enzymskiktet vidare innehäller ett elledande bläck. 20
22. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 21, kännetecknad av att det elledande bläcket omfattar en elledande komponent, som väljs ur gruppen bestaende av kolnanorör, metallpartiklar, kolpartiklar och naturligt elledande polymerer och blandningar därav, och ^ eventuellt ett bindemedel. (M ob 25 o
23. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av cö att det elledande skiktet bildas medelst trycknmg, bestryknmg eller medelst en ekvivalent ct “ teknik, för att ästadkomma ett skikt med en genomsnittlig tjocklek uppgäende till ca 20 nm g - 100 um. co § 30 o
^ 24. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att bränsleskiktet innehäller en kemisk energikälla, som väljs ur gruppen bestäende av mono- och disackarider.
25. Flerskiktsstruktur enligt patentkrav 24, kännetecknad avatt bränsleskiktet innehäller en monosackarid, som väljs ur gruppen bestäende av xylos, glukos, galaktos och fruktos.
26. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av att det väsentligen torra enzymskiktets fukthalt är mindre än 10 % av vikten, företrädesvis mindre än ca 5 % av vikten.
27. Flerskiktsstruktur enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad av 10 att det väsentligen torra bränsleskiktets fukthalt är mindre än 10 % av vikten, företrädesvis mindre än ca 5 % av vikten.
28. Förfarande för tillverkning av en flerskiktsstruktur, som är lämplig som en elektrod i en elkälla, kännetecknat av steg, varvid i valbar ordningsföljd bildas 15 a) en första laminär struktur - genom att ett bränsleskikt bildas, som innehäller en kemisk energikälla, som om-fattar ett väsentligen torrt kolhydratmaterial; och b) en andra laminär struktur - genom att ett enzymskikt bildas, som innehäller ett väsentligen torrt enzym, som är 20 kapabelt att oxidera eller dehydrogenera kolhydratmaterialet under lämpliga för- hällanden; och härefter c) begränsas den första laminära strukturens bränsleskikt med den andra laminära strukturens enzymskikt för att bilda en flerskiktsstruktur. δ (M ^ 25
29. Förfarande enligt patentkrav 28, kännetecknat av att bildandet av den första o ' laminära strukturen omfattar det att δ - ett första substratskikt bildas; X ’ en “ - pä det första substratskiktet skiktas ett elledande skikt; och oo ro - pä det elledande skiktet bildas ett bränsleskikt, som innehäller en kemisk energi- CD g 30 källa, som omfattar ett väsentligen torrt kolhydratmaterial. o (M
30. Förfarande enligt patentkrav 28 eller 29, kännetecknat av att steget, där den andra laminära strukturen bildas omfattar det att - ett andra substratskikt bildas; och - pä det andra substratskiktet bildas ett enzymskikt, varvid nämnda skikt innehäller ett väsentligen torrt enzym, som är kapabelt att oxidera eller dehydrogenera kol-hydratmaterialet under lämpliga förhällanden. 5
31. Förfarande enligt nägot av patentkraven 28 - 30, kännetecknat av att nämnda elledande skikt separeras frän nämnda enzymskikt medelst ett mellanskikt, som kan fuktas.
32. Förfarande enligt nägot av patentkraven 28-31, kännetecknat av att det om-10 fattar det att en laminär struktur ästadkoms, som är elektriskt stabil under tillverkning och lagring.
33. Förfarande enligt nägot av patentkraven 28 - 32, kännetecknat av att bränsle-skiktet skiktas frän en suspension och nämnda skikt torkas efter skiktningen. 15
34. Förfarande enligt nägot av patentkraven 28 - 33, kännetecknat av att enzym-skiktet skiktas frän en vattensuspension och nämnda skikt torkas efter skiktningen. δ (M i oo o δ X en CL 00 00 00 CD O) o o (M
FI20096338A 2009-12-16 2009-12-16 Flerskiktsstruktur FI122265B (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096338A FI122265B (sv) 2009-12-16 2009-12-16 Flerskiktsstruktur
PCT/FI2010/051048 WO2011073530A1 (en) 2009-12-16 2010-12-16 A multilayered structure
EP10837114.7A EP2514017B1 (en) 2009-12-16 2010-12-16 A multilayered structure
US13/516,332 US9614243B2 (en) 2009-12-16 2010-12-16 Multilayered structure comprising an enzyme layer
ES10837114.7T ES2675121T3 (es) 2009-12-16 2010-12-16 Una estructura multicapa

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20096338A FI122265B (sv) 2009-12-16 2009-12-16 Flerskiktsstruktur
FI20096338 2009-12-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20096338A0 FI20096338A0 (sv) 2009-12-16
FI20096338A FI20096338A (sv) 2011-06-17
FI122265B true FI122265B (sv) 2011-11-15

Family

ID=41462799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20096338A FI122265B (sv) 2009-12-16 2009-12-16 Flerskiktsstruktur

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9614243B2 (sv)
EP (1) EP2514017B1 (sv)
ES (1) ES2675121T3 (sv)
FI (1) FI122265B (sv)
WO (1) WO2011073530A1 (sv)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114973A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Toyota Motor Corp 燃料電池
FI127226B (sv) * 2013-12-20 2018-01-31 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Förfarande och anordning för hudbehandling
KR20170043467A (ko) * 2015-10-13 2017-04-21 동국대학교 산학협력단 식물토양전지

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3403053A (en) * 1962-07-09 1968-09-24 Trw Inc Enzyme activated biochemical battery
US7166208B2 (en) 2004-03-03 2007-01-23 Stephen Eliot Zweig Apoenzyme reactivation electrochemical detection method and assay
JP5044900B2 (ja) * 2004-06-07 2012-10-10 ソニー株式会社 燃料電池、電子機器、移動体、発電システム及びコージェネレーションシステム
WO2006132595A1 (en) * 2005-06-04 2006-12-14 Agency For Science, Technology And Research Laminated battery
JP2007103307A (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Sony Corp 燃料電池の製造方法、燃料電池、燃料電池用負極の製造方法、燃料電池用負極、電子機器、移動体、発電システム、コージェネレーションシステム、酵素反応利用装置の製造方法、酵素反応利用装置、酵素反応利用装置用電極の製造方法、酵素反応利用装置用電極および固定化方法
KR20080080105A (ko) * 2005-11-02 2008-09-02 세인트 루이스 유니버시티 바이오애노드, 바이오캐소드 및 바이오연료 전지 내의효소를 사용하는 직접 전자 전달
US20090192297A1 (en) * 2006-02-02 2009-07-30 Ube Industries, Ltd. Carbon membrane having biological molecule immobilized thereon
FI20061064A0 (sv) * 2006-06-19 2006-12-01 Valtion Teknillinen Nya tunnfilmstrukturer

Also Published As

Publication number Publication date
ES2675121T3 (es) 2018-07-06
US20130017457A1 (en) 2013-01-17
FI20096338A (sv) 2011-06-17
US9614243B2 (en) 2017-04-04
EP2514017A1 (en) 2012-10-24
EP2514017A4 (en) 2014-12-24
WO2011073530A1 (en) 2011-06-23
FI20096338A0 (sv) 2009-12-16
EP2514017B1 (en) 2018-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9912000B2 (en) Fuel cell, manufacturing method thereof, electronic apparatus, enzyme-immobilized electrode, manufacturing method thereof, water-repellent agent, and enzyme immobilizing material
Xia et al. Direct energy conversion from xylose using xylose dehydrogenase surface displayed bacteria based enzymatic biofuel cell
EP3804013B1 (fr) Biopile a reservoir de combustible
FI119267B (sv) Biokatalytisk direktalkoholförbränningscell
US20110059374A1 (en) Fuel cell and electronic apparatus
US20230361329A1 (en) Dual-cathode fuel biocell
FI122265B (sv) Flerskiktsstruktur
CN102918698A (zh) 燃料电池
Tremouli et al. Anaerobic degradation of pure glycerol for electricity generation using a MFC: the effect of substrate concentration
WO2010041685A1 (ja) 燃料電池、電子機器および燃料電池用緩衝液
US9257709B2 (en) Paper-based fuel cell
JP2013084363A (ja) バイオ燃料電池モジュール
WO2010089741A9 (en) Systems and methods for bio-electricity production
JP5481822B2 (ja) 酵素電極及び該酵素電極を用いた燃料電池
Topcagic et al. Characterization/optimization of oxygen biocathodes for membraneless biofuel cells
Ghosh et al. A microbial fuel cell for starch oxidation
Joshi et al. Optimization of external potential for ethanol production by yeasts in electrochemical cell
ÇATAL ISTANBUL TECHNICAL UNIVERSITY★ INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
JP2018137091A (ja) バイオ燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

Free format text: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT

FG Patent granted

Ref document number: 122265

Country of ref document: FI