کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8917755 1642779 2017 12 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Mathematical modeling of nonlinear reaction-diffusion processes in enzymatic biofuel cells
ترجمه فارسی عنوان
مدل سازی ریاضی از فرآیند واکنش غیرخطی-انتشار در سلولهای بیوفیلم آنزیمی
ترجمه چکیده
سلولهای بنزوئیدی آنزیمی تبدیل انرژی شیمیایی سوخت های زیستی به انرژی الکتریکی با استفاده از آنزیم های اکسیدوردوکتاز به عنوان کاتالیزورها تبدیل می کنند. آنها به دلیل استفاده بالقوه از آنها به عنوان یک جایگزین امیدوار کننده برای منابع قدرت سنتی توجه قابل ملاحظه ای به خود جلب کرده اند. همچنین، الکترود های اصلاح شده با آنزیم در برنامه های کاربردی بیوسنسورهای الکتروشیمیایی، بیوراکتورها، دستگاه های پزشکی قابل برنامه ریزی و همچنین بیوشیمی به عنوان منبع اطلاعات در مورد عمل آنزیم ها کاربرد زیادی دارند. از میان تکنیک های مختلف الکتروشیمیایی موجود، سلول های بنزوئیدی و الکترود های آنزیمی به طور کلی از طریق ولتاژ سیکل، کرونوآمبرمتری، منحنی های قطبی و اندازه گیری های امپدانس مورد بررسی قرار می گیرند تا بینش بهتر را در سیستم آنزیمی به دست آورند. هدف اصلی این است که ارزیابی نفوذ گونه های واسطه و انتشار آن، بارگیری بیو کاتالیست ها، میزان زیربنایی، واسطه ها و مهار کننده ها، استراتژی بی حرکت سازی آنزیم و غیره و همچنین بررسی مکانیزم جنبشی آنزیمی باشد. در این چارچوب، از مدل های ریاضی باید برای درک، پیش بینی و بهینه سازی عملکرد سلول های سوخت زیستی آنزیمی و الکترودها به عنوان تابعی از پارامتر های آزمایش تجربی فوق ذکر شده استفاده شود. در این مقاله بررسی شده، فعالیت های عمده تحقیق اخیر در مورد مدل سازی ریاضی الکترود های آنزیمی و سلول های سوختی مورد بحث قرار گرفته است، که در آن برجسته سازی مشارکت های اصلی و همچنین مشکلات و چالش های جاری است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه شیمی الکتروشیمی
پیش نمایش مقاله
مدل سازی ریاضی از فرآیند واکنش غیرخطی-انتشار در سلولهای بیوفیلم آنزیمی
چکیده انگلیسی
Enzymatic biofuel cells convert the chemical energy of biofuels into electrical energy by employing oxidoreductase enzymes as catalysts. They have attracted considerable attention due to their potential use as a promising alternative to traditional power sources. Also, enzyme-modified electrodes have important applications in electrochemical biosensors, bioreactors, implantable medical devices as well as in biochemistry as a source of information on the action of enzymes. Among the different electrochemical techniques available, enzymatic biofuel cells and electrodes are generally studied via cyclic voltammetry, chronoamperometry, polarization curves and impedance measurements to gain better insight into the enzymatic system. The main aim is to assess the influence of the mediator species and its diffusivity, the loading of biocatalysts, the amount of substrates, mediators and inhibitors, the strategy of enzyme immobilization, etc. as well as to study the enzymatic kinetic mechanism. Within this context, mathematical models must be used to understand, predict and optimize the performance of enzymatic biofuel cells and electrodes as a function of the chief experimental parameters above mentioned. In this review article, major recent research activity concerning the mathematical modeling of enzymatic electrodes and fuel cells is discussed, highlighting the main contributions as well as current problems and challenges.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Current Opinion in Electrochemistry - Volume 1, Issue 1, February 2017, Pages 121-132
نویسندگان
, , ,