[发明专利]在生物阳极、生物阴极、和生物燃料电池中使用酶的直接电子转移

权利要求书

1、一种生物阳极，包括：

(a)电子导体；

(b)至少一种能够与燃料流体反应以生成氧化形式的燃料流体的阳极酶，该 阳极酶能够将电子释放给电子导体；和

(c)能够固定和稳定该酶的酶固定材料，该材料可渗透燃料流体。

2、一种生物阴极，包括：

(a)电子导体；

(b)至少一种能够与氧化剂反应以生成水的阴极酶，该阴极酶能够从电子导 体中得到电子；和

(c)能够固定和稳定该酶的酶固定材料，该材料可渗透氧化剂。

3、一种用于发电的生物燃料电池，包括：

燃料流体；

权利要求1的生物阳极；和

权利要求2的生物阴极。

4、一种用于发电的生物燃料电池，包括：

燃料流体；

权利要求1的生物阳极；和

阴极。

5、一种用于发电的生物燃料电池，包括：

燃料流体；

阳极；和

权利要求2的生物阴极。

6、权利要求1～5中任一项的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电 池，其中该酶固定材料包括胶束或反向胶束结构。

7、权利要求1～6中任一项的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电 池，其中该酶固定材料包括改性的全氟磺酸-PTFE共聚物。

8、权利要求1～6中任一项的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电 池，其中该酶固定材料包括疏水改性的藻酸盐。

9、权利要求7或8的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电池，其 中采用大于NH₄⁺的疏水阳离子对该酶固定材料改性。

10、权利要求9的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电池，其中该 疏水阳离子包括基于铵的阳离子、季铵阳离子、烷基三甲氧基铵阳离子、 有机阳离子、鏻阳离子、三苯基鏻、吡啶鎓阳离子、咪唑鎓阳离子、十六 烷基吡啶鎓、乙锭、紫精、甲基紫精、苄基紫精、双(三苯基膦)亚胺、金 属络合物、联吡啶金属络合物、基于菲咯啉的金属络合物、[Ru(联吡啶)₃]²⁺或[Fe(菲咯啉)₃]³⁺。

11、权利要求9的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电池，其中该 疏水阳离子包括式4所示的季铵离子：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄独立地为氢、烃基、取代的烃基或杂环，其中R₁、 R₂、R₃和R₄中的至少一个不为氢。

12、权利要求11的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电池，其中 R₁、R₂、R₃和R₄独立地为氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、 庚基、辛基、壬基或癸基，其中R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一个不为氢。

13、权利要求11的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电池，其中 R₁、R₂、R₃和R₄相同且为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、或己基。

14、权利要求11的生物阳极、生物阴极、或生物燃料电池，其中 R₁、R₂、R₃和R₄为丁基。