Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. Топливные элементы 10
1.1.1. Принцип действия топливных элементов 10
1.1.2. История создания топливных элементов 11
1.1.3. Термодинамика топливных элементов. КПД топливных элементов 14
1.1.4. Термодинамика водородно-кислородного топливного элемента 17
1.1.5. Классификация и характеристики водородно-кислородных топливных элементов .
1.1.6. Роль катализа в водородно-кислородных топливных элементах 24
1.3. БиоэлектрокаталиЗ 27
1.3.1. Методы сопряжения ферментативной и электродной реакций 27
1.3.2. Сорбция ферментов на проводящие материалы 28
1.3.3. Применение промоторов для достижения безмедиаторного биоэлектрокатализа 31
1.3.4. Сорбция и пришивка ферментов к проводящим полимерам 32
1.3.5. Включение ферментов в проводящие полимеры 34
1.3.6. Применение медиаторов 35
1.4. Строение и свойства гидрогеназ 37
1.4.1. Классификация гидрогеназ 37
1.4.2. Строение никель-железосодержащих гидрогеназ 41
1.4.3. Оптические свойства никель-железосодержащих гидрогеназ 43
1.4.4. Окислительно-восстановительные свойства никель-железосодержащих гидрогеназ
1.4.5. Кинетика реакций, катализируемых гидрогеназами 53
1.4.6. Электрохимическое исследование гидрогеназ и процессов, катализируемых ими 55
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ.ЧАСТЬ 62
2.1. Материалы 62
2.2. Оборудование 65
2.3. Методы 66
2.3. 1 Определение активности гидрогеназы по поглощению водорода 66
2.3.2- Определение активности гидрогеназы по выделению водорода 67
2.3.2.1. Опре деление активности гидрогеназы с применением масс-
спектрометра : 67
2.3.4. Приготовление ферментных электродов 68
2.3.4.1.Приготовление ферментных электродов непосредственной
адсорбцией фермента на графитовые тканий стержни 69
2.3.4.2.Приготовление ферментных электродов адсорбцией фермента в
присутствии промотора 70
2.3.4.3.Приготовление ферментных электродов адсорбцией фермента на
модифицированные полимерами электроды 70
2.3.4.4.Приготовление ферментных электродов на основе сажи 71
2.3.4.5.Приготовление ферментных электродов с иммобилизованными
микроорганизмами 72
2.3.5. Исследование электрохимической активности ферментных электродов. 73
2.3.6. Исследование электрохимической активности ферментных электродов с контролем состава растворенных газов 75
2.3.7. Изучение стабильности ферментных электродов при хранении 76
2.3.8. Исследование влияния окиси углерода и сульфид-иона на электрохимическую активность гидрогеназных электродов 76
2.3.9. Исследование влияния органических растворителей на активность гидрогеназы и ферментных электродов с иммобилизованной гидрогеназой... 77
3. Результаты и обсуждение 79
3.1. Биоэлектрокатализ гидрогеназами 79
3.1.1. Безмедиаторный биоэлектрокатализ 79
3.1.1.2. Биоэлектрокатализ гидрогеназой, адсорбированной непосредственно на углеродный материал 79
3.1 А.2.1.Графитовые ткани 79
3.1.1.2.2.Графитовые стержни 86
3.1.1.2.3.Электороды на основе сажи 87
3.1.1.2.4.Безмедиаторный биоэлектрокатализ гидрогеназами из разных источников 92
3.1.2. Биоэлектрокатализ гидрогеназами в присутствии промоторов 93
3.1.3. Дизайн электродной поверхности для биоэлектрокатализа гидрогеназами 96
3.1.3.1.Биоэлектрокатализ гидрогеназами, адсорбированными на производные полипиррола 96
3.1.3.2.Биоэлектрокатализ гидрогеназами из разных источников, адсорбированными на электроды покрытые полимерами на основе пиррола.
105
3.1.3.3.Электроды покрытые полианилином 109
3.1.4. Биоэлектрокатализ гидрогеназой, включенной в проводящий полимер или сажевый композитный электрод
3.1.4.1.Влияние инкубации гидрогеназы в водно-органические смеси с высоким содержанием органического растворителя на активность фермента
3.1.4.2.Приготовление гидрогеназного электрода включением фермента в материал электрода 112
3.2. КИНЕТИКА ВОДОРОДНОГО ФЕРМЕНТНОГО ЭЛЕКТРОДА 115
3.2.1. Кинетика электрохимического окисления водорода на ферментном электроде с иммобилизованной гидрогеназой 115
3.2.2. Выделение водорода на гидрогеиазных электродах 120
3.2.3. Влияние температуры на характеристики водородных ферментных электродов 126
3.3.. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ із і
3.3.1. Влияние окиси углерода и сульфида на характеристики гидрогеиазных электродов 131
3.3.2. Окисление водорода на водородных ферментных элетродах при повышенных температурах 134
3.3.3. Стабильность ферментных электродов при хранении 136
3.3.4.Влияние органического растворителя на характеристики водородных ферментных электродов 137
3.4. ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДНОГО ФЕРМЕНТНОГО ЭЛЕКТРОДА 142
3.4.1.Обнаружение и поглощение водорода из культуральной жидкости микроорганизмов 142
3.4.2. Водородный ферментный электрод с иммобилизованными микроорганизмами и спорами 144
ВЫВОДЫ 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149
