Tackling the Challenges of Enzymatic (Bio)Fuel Cells

化学 可再生能源 燃料电池 工程类 生化工程 纳米技术 微生物燃料电池 电气工程 电极 化学工程 材料科学 阳极 物理化学
作者
Xinxin Xiao,Hong-qi Xia,Ranran Wu,Lu Bai,Lu Yan,Edmond Magner,Serge Cosnier,Élisabeth Lojou,Zhiguang Zhu,Aihua Liu
出处
期刊:Chemical Reviews [American Chemical Society]
卷期号:119 (16): 9509-9558 被引量:396
标识
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00115
摘要

The ever-increasing demands for clean and sustainable energy sources combined with rapid advances in biointegrated portable or implantable electronic devices have stimulated intensive research activities in enzymatic (bio)fuel cells (EFCs). The use of renewable biocatalysts, the utilization of abundant green, safe, and high energy density fuels, together with the capability of working at modest and biocompatible conditions make EFCs promising as next generation alternative power sources. However, the main challenges (low energy density, relatively low power density, poor operational stability, and limited voltage output) hinder future applications of EFCs. This review aims at exploring the underlying mechanism of EFCs and providing possible practical strategies, methodologies and insights to tackle these issues. First, this review summarizes approaches in achieving high energy densities in EFCs, particularly, employing enzyme cascades for the deep/complete oxidation of fuels. Second, strategies for increasing power densities in EFCs, including increasing enzyme activities, facilitating electron transfers, employing nanomaterials, and designing more efficient enzyme-electrode interfaces, are described. The potential of EFCs/(super)capacitor combination is discussed. Third, the review evaluates a range of strategies for improving the stability of EFCs, including the use of different enzyme immobilization approaches, tuning enzyme properties, designing protective matrixes, and using microbial surface displaying enzymes. Fourth, approaches for the improvement of the cell voltage of EFCs are highlighted. Finally, future developments and a prospective on EFCs are envisioned.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
JJ完成签到 ,获得积分10
2秒前
Zzzzz发布了新的文献求助10
4秒前
7秒前
8秒前
bono完成签到 ,获得积分10
11秒前
搬砖的化学男完成签到 ,获得积分0
27秒前
光亮若翠完成签到,获得积分10
33秒前
嘉星糖完成签到,获得积分10
34秒前
SciKid524完成签到 ,获得积分10
45秒前
研友_Z7XY28完成签到 ,获得积分10
47秒前
selfevidbet完成签到,获得积分10
54秒前
Dong完成签到 ,获得积分10
55秒前
余味完成签到,获得积分10
56秒前
研友_西门孤晴完成签到,获得积分10
1分钟前
Clovis33完成签到 ,获得积分10
1分钟前
老迟到的羊完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lanxinge完成签到 ,获得积分20
1分钟前
在水一方应助山山而川采纳,获得10
1分钟前
豆豆欢欢乐完成签到 ,获得积分10
1分钟前
懒羊羊大王完成签到 ,获得积分10
1分钟前
了凡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
忧虑的静柏完成签到 ,获得积分10
1分钟前
山山而川发布了新的文献求助10
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
归尘应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
归尘应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
归尘应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
风不尽,树不静完成签到 ,获得积分10
1分钟前
碧蓝巧荷完成签到 ,获得积分10
2分钟前
十三完成签到 ,获得积分10
2分钟前
乐人完成签到 ,获得积分10
2分钟前
swordshine完成签到,获得积分10
2分钟前
wyh295352318完成签到 ,获得积分10
2分钟前
老迟到的问安完成签到 ,获得积分10
2分钟前
君无名完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Fairy完成签到 ,获得积分10
2分钟前
我是笨蛋完成签到 ,获得积分10
2分钟前
半壶月色半边天完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
Mixing the elements of mass customisation 360
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
Political Ideologies Their Origins and Impact 13th Edition 260
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3780879
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3326359
关于积分的说明 10226694
捐赠科研通 3041539
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1669502
邀请新用户注册赠送积分活动 799081
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758732