生物燃料电池

按燃料电池的原理，利用生物质能的装置。可分为间接型燃料电池和直接型燃料电池。利用酶或者微生物组织作为催化剂，将燃料的化学能转化为电能的发电装置。

引言

生物燃料电池是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池。

由于全球化石能源短缺及化石能源在开采使用过程中会对环境造成一定危害，寻求新型可再生能源已引起全世界的广泛关注。燃料电池是在金属催化剂的作用下将燃料(氢气、甲醇等)和氧化剂（通常是氧气）的化学能，按照电化学的方式直接转化成电能的装置。与传统的能源相比，燃料电池在反应过程中不涉及燃烧，因而能量转换不受卡诺循环的限制，具有高效、洁净、环境友好的显著特点，是21世纪首选的洁净高效发电技术，是继水力、火力、原子能三种发电方式之后的“第四种发电方式”，备受广大研究者们的关注。生物燃料电池是一种以生物催化剂代替传统的金属催化剂的一种特殊的燃料电池，被认为是一种新型的绿色能源。

特点

①燃料来源广泛：乙醇、葡萄糖是典型的生物燃料电池燃料，生物燃料电池还可以利用一般燃料电池不能利用的各种有机物、无机物及微生物呼吸的代谢的产物、发酵的产物、光合作用甚至污水等作为燃料；

②反应条件温和：由于使用酶或微生物作为催化剂，一般只要求在近中性的常温、常压条件下反应，易于操作，控制和维护；

③生物相容性好：由于可以利用人体血液中的葡萄糖和氧气作燃料，一旦开发成功，便能方便的为植入人体的一些人造器官提供电能；

④催化剂类型多种多样：生物燃料电池中采取的催化剂主要有三类：微生物、细胞器和酶。另外一些非酶的蛋白质也可以用作催化剂。

分类

生物燃料电池按催化剂类型可以分为微生物燃料电池和酶型生物燃料电池：

1、微生物燃料电池(MicrobialFuelCells)：指利用整个微生物细胞作催化剂，依靠合适的电子传递媒介体在生物组分和电极之间进行有效的电子传递。

2、酶型生物燃料电池（EnzymaticBiofuleCells）是用酶作为生物催化剂，通过生物电化学途径，把燃料中的化学能转化为电能的装置。生物燃料电池按电子传递方式可以分为直接生物燃料电池和间接生物燃料电池。

3、直接生物燃料电池(DirectBiofuelCells)：燃料在电极上反应，电子从燃料分子直接转移到电极上，生物催化剂的作用是催化燃料在电极表面上的反应。

4、间接生物燃料电池(IndirectBiofuelCells)：燃料不在电极上反应，而在电解液中或其他地方反应，电子则由具有氧化还原活性的媒介体运载到电极上去。

应用

生物燃料电池作为一种能源转化和供应装置，自身的特点决定其具有独特的应用，这些应用主要体现在两个领域：

第一个方面，生物燃料电池在生物学和临床医学等方面的研究具有非常重要的意义。生物燃料电池可以作为植入式体内电源，生物燃料电池可以利用内源性物质如乳酸、维生素C、葡萄糖等作为燃料，这些物质大量存在于人体或动物体内。生物燃料电池作为植入式体内电源把这些物质转化为电能，作为人或动物内植电源，如为血管纳米机器人、心脏起搏器、人造心脏等提供电能。

第二个方面，生物燃料电池在生物质能的利用方面也具有很重要的意义，作为便携式充电电源，生物燃料电池可以广泛应用于生物芯片，笔记本电脑，手机，数码产品等。随着大屏幕手机及各种电子产品的盛行，人们对便携式充电电源的需求将会越来越大，生物燃料电池具有燃料来源广泛，易于储存，方便更换，清洁无污染等优点决定它在这个领域的应用有着潜在的优势和巨大的市场。

性能影响因素

影响生物燃料电池性能的主要因素有：

燃料氧化速率；电子由催化剂到电极的传递速率；回路的电阻；质子通过膜传递到阴极的速率以及阴极上的还原速率。由于生物催化的高效性燃料氧化速率并非整个过程的速率控制步骤。因微生物的细胞膜或酶蛋白质的非活性部分对电子传递造成很大阻力电子由催化剂到电极的传递速率决定整个过程的快慢。目前提高电子传递速率的方法主要有采用氧化还原分子作介体，通过导电聚合物膜连接酶催化剂与电极等。另外为了提高质子传递速率和缩小电池体积无隔膜无介体的生物燃料电池也成为研究热点。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省