정극구조 변경으로 수소이온 공급 원활 … 효소분해반응 2단계로 확대 Sony는 새로운 정극을 도입해 바이오전지의 출력밀도를 2배로 향상시켰다.바이오전지는 포도당을 효소로 분해해 전기에너지를 만들어 내는 것으로 포도당분해효소와 전자전달물질을 고정시킨 부극과 산소환원효소와 전자전달물질을 고정시킨 정극 사이에 분리막을 끼워 넣은 구조를 가지고 있다. 수소이온이 부극에서 정극으로 이동해 정극에서 공기 중의 효소로 물을 생성하고 전기화학반응을 통해 전기에너지를 창출하는 구조이다. Sony는 정극구조를 공기에 직접 접촉하는 기존 설계에서 포도당용액에 가라앉는 상태로 변경함으로써 부극에 쏟은 용액이 분리막을 넘어 정극으로 침투해 수소이온의 공급을 원활하게 했다. 아울러 정극의 표면이 소수성을 띄게 만들어 기액분리막을 배치해 공기를 보내는 경로를 만들었다. 이에 따라 출력밀도가 평방미터당 5mW에서 10mW로 2배 증가했다. Sony는 고출력 바이오전지를 활용해 Takaratomy와 공동으로 주스를 리모컨자동차에 주입해 발전시키는 시험을 실행했다. 또 포도당의 분해물질을 다시 분해하는 효소를 도입해 전자 수를 기존의 2개에서 4개로 2배 늘려 전지의 수명을 연장했다. 다만, 효소의 내구성에 문제가 있어 유전자변형기술로 인공효소를 개발해 활성유지율이 3배에 달하는 실험데이터를 얻었다. 앞으로 Sony는 출력밀도의 향상과 새로운 복합효소반응수법의 확립을 통해 용량을 확대할 방침이다. 또 효소의 내열성 향상으로 전지의 내구성을 끌어올리는 등 실용화를 위한 연구개발에 프로젝트를 서두르고 있다. <화학저널 2010/07/01> |
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