Научно-исследовательская работа «Сравнительная характеристика работы биотопливного элемента с различными матрицами для иммобилизации»

Биоэнергетика – научное направление в сфере альтернативной энергетики, оно занимается получением энергии на основе живой природы. Благодаря таким устройствам, как биотопливные элементы вырабатывается электрическая энергия за счёт биохимических катализаторов в процессе окисления органических и некоторых неорганических веществ. Интенсивный рост численности населения и увеличение производственных предприятий привели к значительному накоплению локальных антропогенных отходов, в том числе и органических, большую часть которых можно использовать как источник энергии. Целью данной работы является исследование токопроводящих матриц БТЭ для повышения его энергетических характеристик, а именно выходной мощности.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести иммобилизацию биокатализатора на анод с использованием геля хитозана или белковой плёнки БСА.
2. Выполнить модификацию катода и закрепить бактериальную лакказу на поверхности графитового электрода с помощью БСА.
3. Изучить два макета МТЭ и провести сравнительную оценку энергетических характеристик.

Использовали метод потенциометрии, в процессе которого определяли генерируемый потенциал, подбирали внешнее сопротивление и исходя из полученных данных рассчитывали мощность биотопливного элемента. Было установлено, что максимальная производительность достигается для макета БТЭ на основе матрицы хитозана. Выходная мощность данного макета на 50% выше, чем с иммобилизованным биокатализатором в белковую плёнку БСА. Это объясняется тем, что биоматериал в матрице из геля хитозана распределяется более равномерно и со временем не вымывается.

Ключевые слова: микробный биотопливный элемент, мембранная фракция, бактериальные лакказы, хитозан, бычий сывороточный альбумин, выходная мощность, токопроводящие матрицы, иммобилизация, многостенные углеродные нанотрубки.