Etkin biyo-anot ve biyo-katot elektrotların geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada biyo-anot elektrot, camımsı karbon pasta elektrodun (GCPE) glikoz oksidaz (GOx) ve farklı nanoyapılarla modifiye edilmesiyle oluşturulmuştur. Enzim redoks merkezi ile elektrot arasında elektron transferi için p-benzokinon medyatörü, substrat olarak glikoz analiti kullanılmıştır. Farklı nanopartiküllerle modifiye edilen biyo-anot elektrotlara ilişkin substrat miktarı, medyatör derişimi, enzim miktarı, sıcaklık ve pH gibi çalışma parametreleri voltammetrik yöntemlerle optimize edilmiştir. Biyo-katot elektrot olarak ise farklı nanoyapılar ile modifiye GCPE'lar denenmiş ve lakkaz (Lac) modifiye GCPE seçilmiştir. Bu elektroda ilişkin enzim miktarı ve pH gibi çalışma parametreleri optimize edilmiştir. Daha sonra nanoyapı modifiye biyo-anot elektrotlar ile Lac modifiye yalın biyo-katot elektrot birleştirilerek tek hücreli biyo-yakıt hücre (BFC) ve katyon değiştirici olarak tuz köprüsün kullanıldığı çift hücreli BFC oluşturulmuştur. Oluşturulan BFC'lerin performansları bir multimetre yardımıyla değerlendirilmiştir.Performans çalışmaları sonucu tek hücreli BFC'lerde max akım ve güç yoğunlukları çift hücreli BFC'lere göre çok daha yüksek iken açık devre potansiyeli çift hücreli BFC'lerde çok daha yüksektir. Bu tez çalışmasında enzim modifiye GCPE'ların BFC'lerde kullanılabileceği gösterilmiştir. Ayrıca bu elektrotlara kolay bir şekilde nanoyapılar modifiye edilerek daha pratik ve etkili elektrotlar geliştirilmiştir.

In this work bio-anode electrode was obtained by modification of glassy carbon paste electrode (GCPE) with glucose oxidase (GOx) and different nano-structures. P-Benzoquinone mediator was used for the electron transfer between enzyme redox center and electrode where glucose analyte was used as substrate. Optimization of experimental parameters (e.g. substrate concentration, mediator concentration, enzyme amount, temprature and pH) of bio-anode that was modified by different nanoparticles were carried out by voltammetric methods. Nanostructure modified GCPEs were examined and laccase (Lac) modified plain GCPE was choosen as bio-cathode electrode. Experimental parameters like enzyme amount and pH of this electrode were optimized. Then nanostructure modified bio-anode electrodes and Lac modified plain bio-cathode electrode were combined to fabricate single cell bio-fuel cell (BFC) and double cell BFC in which salt bridge was used as cation exchanger. Performances of developed BFCs? were analyzed with multimeter.As a result after performance studies single cell BFCs showed better maximum current and power densities but lower open circuit potential than double cell BFCs. It is showed that enzyme modified GCPEs can be used at BFCs in this thesis. Also more practical and effective electrodes were developed by easy modification of these electrodes by nano-structures.