Biocélulas a combustível metanol e etanol/O2: preparação e caracterização de biocátodos

• Main Author: Cardoso, Franciane Pinheiro
• Other Authors: Andrade, Adalgisa Rodrigues de
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2014
• Subjects: ABTS; biocathode; biocátodo; Biocélula; Biofuel cell; lacase; laccase; mediadores; mediators; PAMAM and pyrrole.; PAMAM e pirrol
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-12082014-174332/

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de biocátodos para biocélula a combustível Etanol e Metanol//O2 utilizando a enzima lacase (trametes versicolor) num sistema de transferência eletrônica mediada (TEM). Na primeira etapa do trabalho, os resultados de cinética enzimática com a enzima lacase em solução e imobilizada sobre tecido de carbono mostraram que os vários parâmetros experimentais (pH, temperatura, estabilidade) analisados devem ser considerados, a fim de se obter atividade máxima com os biocatalisadores. Além disso, em relação aos testes cinéticos e de estabilidade, pode-se inferir que o dendrímero PAMAM pode ser empregado como um bom agente imobilizante na preparação de bicátodos para biocélula a combustível enzimática. Na segunda etapa do trabalho, uma semibiocélula Etanol//O2 foi testada e os eletrocatalisadores testados foram o verde de metileno (VM) e o azul de meldola (AM). Os testes de potência mostraram a importância da presença do mediador ABTS e do eletrocatalisador (VM) para melhorar o desempenho do dispositivo. Na terceira etapa do trabalho, eletrodos com diferentes mediadores (ABTS, ferro porfirina, ferroceno, complexo de ósmio e complexo de rutênio) e com polipirrol eletropolimerizado na superfície do eletrodo foram testados numa semibiocélula Metanol//O2. Os testes de semibiocélula Etanol e Metanol//O2 com transferência eletrônica mediada mostraram que os biocátodos preparados com o dendrímero PAMAM e com os diferentes eletrocatalisadores e mediadores, se mostraram capazes de gerar densidades de potência competitivas em relação aos valores encontrados na literatura. === This work describes the preparation and characterization of biocathodes for Ethanol and Methanol//O2 biofuel cell using the enzyme laccase (trametes versicolor) enzyme and mediated electron transfer (MET). Investigation of the enzymatic kinetics of the enzyme laccase in solution and immobilized onto carbon platforms showed that the analyzed experimental parameters (pH, temperature, and stability) must be considered for maximum activity to be achieved. The kinetic and stability tests revealed that PAMAM dendrimers constitute very good immobilization agent to prepare biocathodes for enzymatic biofuel cell. The second part of this work, dealt with Ethanol//O2half-cell using methylene green (MG) ormeldola blue (MB) as electrocatalyst. The power test evidenced that it is important to have ABTS as mediator and an electrocatalyst, to ensure that the device performs better. The third part of this work evaluated electrodes with distinct mediators (ABTS, iron porphyrin, ferrocene, osmium complex, and ruthenium complex) and containing electropolymerized polypyrrole on their surface in a Methanol//O2half-cell. Ethanol and Methanol//O2 half-cell tests with mediated electron transfer showed that the biocathodes prepared with PAMAM dendrimers, electrocatalyst, and distinct mediators generated competitive power densities as compared with literature data.