KR20120113085A - An electrode for enzyme biofuel cell and a method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electrode for enzymatic fuel cell is provided to maintain activity of fixed support for several months, to have high stability because separation of fixed enzymes is prevented, and to maintain a constant density of power generated in the electrode. CONSTITUTION: An electrode for enzymatic fuel cell comprises enzymes, and an electron conductor and an enzyme immobilizer fixing the enzymes. The enzyme immobilizer is that an ethylenediamine-based compound represented by chemical formula 1: NH2-(CH2)n-NH2 modified from polyacrylonitrile. The enzyme immobilizer has a nanofiber membrane shape of polyacrylonitrile. An enzymatic biofuel cell comprises the electrode. The enzymatic biofuel uses one or more selected from organic compounds comprising sugar, carbohydrate, organic acid, alcohol, fatty acid, hydrocarbon, ketone, aldehyde, amino acid, protein and nucleic acid as fuel.

Description

효소 연료 전지용 전극 및 이의 제조 방법 {AN ELECTRODE FOR ENZYME BIOFUEL CELL AND A METHOD THEREOF}Electrode for Enzyme Fuel Cell and Manufacturing Method Thereof {AN ELECTRODE FOR ENZYME BIOFUEL CELL AND A METHOD THEREOF}

본 발명은 효소 연료 전지용 전극 및 이의 제조방법에 대한 것이다. 상세하게는 효소의 활성을 유지시키고 안정성을 높여 효소의 탈리를 방지하기 위해 효소와의 펩티드 결합이 가능하도록 개질된 고분자 나노섬유막을 효소 고정 지지체로 사용하는 효소 연료 전지용 전극 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.
The present invention relates to an electrode for an enzyme fuel cell and a method of manufacturing the same. In detail, the present invention relates to an electrode for an enzyme fuel cell and a method for preparing the same, which use a polymer nanofiber membrane modified as an enzyme-fixing support to maintain the activity of an enzyme and increase its stability to prevent desorption of the enzyme. .

효소 연료 전지는 인체 이식형 의료기기의 전원으로 사용 가능성이 있어 많은 관심을 받고 있으나 이로부터 발생되는 전력량이 낮은 문제점이 있다. 특히, 이를 인체 이식형 전원으로 사용하기 위해서는 효소 연료 전지의 크기를 수 마이크로 미터 이하로 줄여야 하는데, 이 경우, 발생 전력량이 더욱 감소되어 인체 이식형 의료기기에 충분한 전원을 공급하는데 어려움이 있다.
Enzyme fuel cells have received a lot of attention because of the potential for use as a power source for human implantable medical devices, but there is a problem in that the amount of power generated therefrom is low. In particular, in order to use it as a human implantable power source, the size of the enzyme fuel cell should be reduced to several micrometers or less. In this case, the amount of generated power is further reduced, which makes it difficult to supply sufficient power to the human implantable medical device.

효소 연료 전지의 성능을 향상시키기 위해서는 이의 핵심 요소인 효소 전극의 성능을 향상시켜야 한다. 효소 전극은 전기가 잘 통하는 전극에 효소를 고정화하여 제조되는데, 효소의 고정화 단계가 매우 중요하다. 효소를 전극 물질에 고정화하는데 있어서, 성능을 향상시키기 위하여 고려해야 할 몇 가지 사항들이 있다.가령, 효소와 지지체간 또는 지지체가 부착되는 환경과의 호환성 및 지지체의 형태 등이다.
To improve the performance of the enzyme fuel cell, it is necessary to improve the performance of the enzyme electrode, a key element thereof. The enzyme electrode is prepared by immobilizing the enzyme on a well-electrode electrode, and the immobilization step of the enzyme is very important. In immobilizing the enzyme on the electrode material, there are several considerations to improve performance, such as compatibility between the enzyme and the support or the environment in which the support is attached and the shape of the support.

효소 연료 전지용 전극 등에 있어서, 효소를 지지체에 고정시키기 위해, 일반적으로 지지체를 활성화시켜 반응성이 높은 관능기를 가지게 한 후 이를 효소 단백질의 관능기 즉, 아미노기, 카르복실기, 티올기 및 방향족 히드록시기 등과 공유결합하게 하는 방법을 이용하고 있다.
In an electrode for an enzyme fuel cell, in order to fix an enzyme to a support, the support is generally activated to have a highly reactive functional group and then covalently bonded to a functional group of an enzyme protein, that is, an amino group, a carboxyl group, a thiol group, an aromatic hydroxy group, or the like. The method is used.

이러한 공유결합에 의한 효소 고정 방법은 다양한 종류의 지지체를 개질하여 사용가능하기 때문에 비용이 저렴하고, 지지체 표면을 임의로 조정할 수 있으며, 다른 물리적인 결합에 의한 효소 고정에 비해 효소가 안정적으로 결합할 수 있다. 효소를 고정하는 여러 가지 방법에 대해 많은 문헌을 통해 보고되고 있지만, 그럼에도 불구하고, 효소의 특성, 활성, 안정성, 선택성 등 관련 특질을 유지하거나 높이면서 효소를 고정할 수 있는 유용한 방법에 대한 새로운 방법은 여전히 필요하다.
This method of enzymatic fixation by covalent bonding is inexpensive because it can be used by modifying various kinds of scaffolds, and it is possible to arbitrarily adjust the surface of the scaffold, and to stably bind enzymes compared to enzyme fixation by other physical bonds. have. Many methods have been reported in the literature on immobilization of enzymes, but nevertheless new methods for useful methods of immobilizing enzymes while maintaining or enhancing the relevant properties such as their properties, activity, stability and selectivity Is still needed.

본 발명은 고정된 효소의 활성을 지속적으로 유지하고 효소의 안정성을 높이기 위한 효소 연료 전지용 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 전극을 포함하는 효소 연료 전지용 전극을 제공한다.
An object of the present invention is to provide an electrode for an enzyme fuel cell for continuously maintaining the activity of a fixed enzyme and increasing the stability of the enzyme. In addition, the present invention provides an electrode for an enzyme fuel cell comprising the electrode.

상기 과제를 해결하기 위해 본원 발명은, 효소, 상기 효소가 고정되는 효소 고정 지지체 및 전자 도체를 포함하며, 상기 효소 지지체는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN)을 하기 식1에 따른 에틸렌디아민계 화합물로 개질한 것을 특징으로 하는 것인, 효소 연료 전지용 전극을 제공한다.
In order to solve the above problems, the present invention includes an enzyme, an enzyme fixing support to which the enzyme is immobilized, and an electron conductor, and the enzyme support comprises polyacrylonitrile (PAN) according to Equation 1 below. It provides an electrode for an enzyme fuel cell, characterized in that modified to.

[식 1][Formula 1]

NH2-(CH2)n-NH2 NH 2- (CH 2 ) n -NH 2

여기에서 n은 3 내지 20이다. Where n is 3 to 20.

상기 효소 고정 지지체는 폴리아크릴로니트릴의 나노섬유막 형태인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극은 산화전극으로 이용될 수 있다. 또한, 상기 전극은 환원전극으로 이용될 수 있다.The enzyme-fixed support is preferably in the form of a nanofiber membrane of polyacrylonitrile. In addition, the electrode may be used as an anode. In addition, the electrode may be used as a reduction electrode.

상기 산화전극에 포함되는 효소는 글루코스 산화효소, 글루코스 탈수소효소, 알코올 산화환원 효소, 알데히드 탈수소효소, CH-CH 산화환원 효소, 아미노산 산화환원 효소, CH-NH 산화환원 효소, 락테이트 탈수소효소, 락토오스 탈수소효소, 피루베이트 탈수소효소, 포르메이트 탈수소효소 및 포름알데히드 탈수소효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화환원효소일 수 있다.Enzymes included in the anode are glucose oxidase, glucose dehydrogenase, alcohol redox enzyme, aldehyde dehydrogenase, CH-CH redox enzyme, amino acid redox enzyme, CH-NH redox enzyme, lactate dehydrogenase, lactose One or more oxidoreductases selected from the group consisting of dehydrogenase, pyruvate dehydrogenase, formate dehydrogenase and formaldehyde dehydrogenase.

상기 환원전극에 포함되는 효소는 락카아제, 빌리루빈 산화효소, 수퍼옥사이드 디스뮤타아제 및 퍼옥시다아제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화환원효소일 수 있다.The enzyme included in the cathode may be at least one redox enzyme selected from the group consisting of laccase, bilirubin oxidase, superoxide dismutase and peroxidase.

상기 효소 연료 전지용 전극은 HQS(8-하이드록시퀴놀린-5-설폰산 하이드레이트), 퀴논계 화합물, 비타민 K3(2-메틸-1,4-나프토퀴논), 비오로겐계 화합물, 니코틴아미드계 화합물, 리보플라빈계 화합물, ABTS(2,2'-아지노-비스(3-에틸벤조티아졸린-6-설포네이트), Os, Ru, Fe 및 Co의 금속착제(metal complex)로 구성되는 군으로부터 선택되는 전자 전달 매개체를 더 포함할 수 있다.The electrode for an enzyme fuel cell includes HQS (8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid hydrate), quinone compound, vitamin K3 (2-methyl-1,4-naphthoquinone), biorogen compound, nicotinamide compound , A riboflavin compound, ABTS (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate), metal complexes of Os, Ru, Fe and Co It may further comprise an electron transfer medium.

또한, 본원 발명은 상기 효소 연료 전지용 전극을 포함하는 효소 연료 전지를 제공한다. 상기 효소 연료 전지는 당, 탄수화물, 유기산, 알코올, 지방산, 탄화수소, 케톤, 알데히드, 아미노산, 단백질 및 핵산을 포함하는 유기 화합물 중 하나 이상을 연료로 이용할 수 있다.
In addition, the present invention provides an enzyme fuel cell comprising the electrode for the enzyme fuel cell. The enzyme fuel cell may use at least one of organic compounds including sugars, carbohydrates, organic acids, alcohols, fatty acids, hydrocarbons, ketones, aldehydes, amino acids, proteins and nucleic acids as fuel.

본 발명에 따른 효소 연료 전지용 전극은 고정된 효소의 활성이 수개월간 75%이상 지속되며, 고정된 효소의 탈리가 방지되어 안정성이 높아 전극에서 발생되는 전력의 밀도가 일정하게 유지된다.
In the electrode for an enzyme fuel cell according to the present invention, the activity of the immobilized enzyme lasts for more than 75% for several months, and the desorption of the immobilized enzyme is prevented, so that the stability is high and the density of power generated from the electrode is kept constant.

도 1은 폴리아크릴로니트릴 지지체를 헥사메틸렌디아민으로 처리하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 헥사메틸렌디아민이 부착된 지지체에 효소를 고정시키는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 실시예 1의 전극의 사이클릭 볼타모그램을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 2의 전극의 사이클릭 볼타모그램을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1의 PAN 나노 섬유막의 SEM 사진을 도시한 것이다.
도 6은 개질 전(a)과 후(b)의 PAN 나노 섬유막의 SEM 사진이다.
도 7은 PAN 나노 섬유막에 고정된 효소를 나타낸 SEM 사진이다.
도 8은 도 8은 상기 전극 제조의 각 단계별 FI-IR 그래프를 도시한 것이다.
1 schematically illustrates the process of treating a polyacrylonitrile support with hexamethylenediamine.
2 schematically illustrates a process of immobilizing an enzyme on a support to which hexamethylenediamine is attached.
3 is a graph showing a cyclic voltammogram of an electrode of Example 1. FIG.
4 is a graph showing a cyclic voltammogram of an electrode of Example 2. FIG.
FIG. 5 is a SEM photograph of the PAN nanofiber membrane of Example 1. FIG.
6 is a SEM photograph of the PAN nanofibrous membrane before (a) and after (b) modification.
7 is a SEM photograph showing the enzyme immobilized on the PAN nanofibrous membrane.
FIG. 8 shows FI-IR graphs of respective stages of electrode fabrication.

본 발명에 따른 효소 연료 전지용 전극은 효소, 상기 효소가 고정되는 효소 고정 지지체 및 전자 도체를 포함한다. 상기 효소 지지체는 고분자 화합물을 하기 화학식 1로 표현되는 에틸렌디아민계 화합물로 개질하여 사용할 수 있다.
An electrode for an enzyme fuel cell according to the present invention includes an enzyme, an enzyme fixing support to which the enzyme is fixed, and an electron conductor. The enzyme support may be used by modifying a polymer compound with an ethylenediamine-based compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

NH2-(CH2)n-NH2 NH 2- (CH 2 ) n -NH 2

상기 화학식 1에서 n은 3 이상인 것이다. 바람직하게는 3 내지 20, 더욱 바람직하게는 3 내지 10이다. 상기 화학식 1에서 -(CH2)n-은 직쇄형 또는 가지형일 수 있다. 단, n이 6 이하인 경우에는 직쇄형인 것이 바람직하다.
In Formula 1 n is 3 or more. Preferably it is 3-20, More preferably, it is 3-10. In Formula 1,-(CH 2 ) n -may be linear or branched. However, when n is 6 or less, it is preferable that it is linear.

상기 에틸렌디아민계 화합물은 지지체로 사용되는 고분자 화합물과 효소간 공유결합의 가교 역할을 한다. 상기 에틸렌디아민계 화합물은 상기 화학식 1에 나타난 바와 같이 2개의 아민기를 포함한다. 상기 두 아민기 중 하나는 효소 고정 지지체로 사용되는 고분자 화합물과 결합하고 다른 하나는 효소와 펩타이드 결합을 하며, 이 결과 효소가 지지체에 고정될 수 있다. 상기 에틸렌디아민계 화합물 중 -(CH2)n- 부분은 고정된 효소와 지지체 사이의 결합에 탄성 및 유연성을 부가하는 효과가 있다. 이것은 탄소간 단일결합이 회전하는 탄화수소의 특성에 기인하는 것이다. 상기 탄성 및 유연성은 효소-기질간 결합도를 높이고 지지체로부터 효소가 탈리되는 것을 방지하는 효과가 있다. 일반적으로 효소를 공유결합에 의해 지지체에 고정시키는 경우, 공유 결합 반응시 효소의 활성을 잃는다.
The ethylenediamine-based compound serves as a crosslinking covalent bond between the polymer compound and the enzyme used as a support. The ethylenediamine-based compound includes two amine groups as shown in Chemical Formula 1. One of the two amine groups binds to the polymer compound used as the enzyme fixation support, and the other binds to the enzyme and the peptide, so that the enzyme may be immobilized on the support. The-(CH 2 ) n -portion of the ethylenediamine-based compound has an effect of adding elasticity and flexibility to the bond between the immobilized enzyme and the support. This is due to the characteristics of the hydrocarbon in which the carbon-to-carbon single bond rotates. The elasticity and flexibility have the effect of increasing the enzyme-substrate binding and preventing the enzyme from detaching from the support. In general, when an enzyme is immobilized to a support by covalent bond, the activity of the enzyme is lost during the covalent reaction.

본 발명에 따른 효소 연료 전지용 전극은 상기와 효소와 지지체간 탄성 및 유연성이 증가되어 상기와 같은 단점을 극복할 수 있다. 상기 화학식 1에서 n은 3 내지 10인 것이 바람직하다. n이 3 미만이면 상기 탄성 및 유연성의 효과가 나타나지 않아 바람직하지 않다. n이 20을 초과하면 효소와 지지체간 거리가 멀어지게 되어, 효소와 지지체에 결합되어 있는 전자도체간 전자의 이동에 장애를 유발할 수 있다. 바람직하게는 n은 3 내지 10인 것이다. 상기 에틸렌디아민계 화합물 중 -(CH2)n-부분은 직쇄형 또는 가지형일 수 있다.
The electrode for an enzyme fuel cell according to the present invention can overcome the above disadvantages by increasing the elasticity and flexibility between the enzyme and the support. In Formula 1, n is preferably 3 to 10. If n is less than 3, the effect of elasticity and flexibility does not appear, which is not preferable. If n is greater than 20, the distance between the enzyme and the support becomes far, which may cause an obstacle in the movement of electrons between the electron conductors attached to the enzyme and the support. Preferably n is 3 to 10. The-(CH 2 ) n-moiety in the ethylenediamine compound may be linear or branched.

다만, n이 6 이하인 경우에는 직쇄형인 경이 바람직하다. n이 6 이하이고 가지형인 경우에는 상기 탄성 및 유연성 효과가 감소된다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서 상기 에틸렌디아민계 화합물은 헥사메틸렌디아민(hexamethylenediamine)인 것이다.
However, when n is 6 or less, a linear diameter is preferable. When n is 6 or less and branched, the elasticity and flexibility effects are reduced. In one specific embodiment of the present invention, the ethylenediamine-based compound is hexamethylenediamine.

본 발명에 따른 효소 연료 전지용 전극에 있어서, 상기 효소 고정 지지체는 고분자 화합물을 상기 에틸렌디아민계 화합물로 개질하여 사용할 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따르면, 지지체가 효소 단백질의 관능기 중 하나인 카르복시기(-COOH)와 공유결합하여 효소를 고정시킬 수 있도록 지지체를 개질하여 반응성이 높은 관능기인 아민기를 가지게 한다. 효소-지지체간 공유결합의 장점은 안정된 결합이 가능하여 오랜기간 재사용이 가능하며, 다양한 종류의 지지체를 개질하여 사용가능하기 때문에 비용이 저렴하고, 지지체 표면을 임의로 조정할 수 있다는 것이다.
In the electrode for an enzyme fuel cell according to the present invention, the enzyme fixation support may be used by modifying a polymer compound with the ethylenediamine compound. According to a specific embodiment of the present invention, the support is modified to have an amine group which is highly reactive by modifying the support so that the support can be immobilized by covalently binding to the carboxy group (-COOH), one of the functional groups of the enzyme protein. The advantage of the enzyme-support covalent bond is that it is possible to be stable and can be reused for a long time, and it is inexpensive because it can be used by modifying various kinds of support, and the support surface can be arbitrarily adjusted.

상기 효소 고정 지지체로 사용될 수 있는 고분자 화합물은 상기 에틸렌디아민계 화합물과 결합하기 위해 카르복시기를 갖도록 개질될 수 있는 것이면 어떤 것이든 사용이 가능하다. 본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 상기 고분자 화합물은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN)계 화합물인 것이나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 PAN은 NaOH로 처리하여 개질시킬 수 있다.
The polymer compound that can be used as the enzyme immobilization support can be used as long as it can be modified to have a carboxyl group to bind with the ethylenediamine-based compound. According to one specific embodiment of the present invention, the polymer compound is a polyacrylonitrile (PAN) -based compound, but is not limited thereto. The PAN can be modified by treatment with NaOH.

상기 반응으로 니트릴기(-C≡N)가 카르복시기(-COOH)로 치환되며, 상기 개질된 PAN의 카르복시기(-COOH)는 다시 헥사메틸렌디아민(HMDA)과 반응시켜 아민기를 형성하고, 이 아민기는 고정될 효소 단백질의 카르복시기와 펩타이드 결합을 하여 지지체에 효소를 고정한다(도 1 및 도 2 참조).
In this reaction, the nitrile group (-C≡N) is substituted with a carboxy group (-COOH), and the carboxy group (-COOH) of the modified PAN is reacted with hexamethylenediamine (HMDA) again to form an amine group. The enzyme is fixed to the support by peptide bonding with the carboxyl group of the enzyme protein to be immobilized (see FIGS. 1 and 2).

상기 효소 고정 지지체는 나노섬유막(nanofibrous membrane)의 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 나노섬유막 형태의 지지체는 지지체의 단위 면적당 고정되는 효소의 수를 증가시킬 수 있으며, 다공성 특성이 있어서 전극 내 전자의 이동이 제한되지 않는다.
The enzyme fixation support is preferably in the form of a nanofibrous membrane (nanofibrous membrane). The support in the form of the nanofiber membrane can increase the number of enzymes fixed per unit area of the support, and has a porous property is not limited to the movement of electrons in the electrode.

아울러, 전자 도체인 전도성 재료와 결합하거나 전도성 재료가 혼합된 전자도체-지지체 복합체를 형성하는데에도 유리한 측면이 있다. 본 발명에 따른 구체적인 일 실시예에 따르면 상기 나노섬유막 형태의 지지체는 예를 들어, 전기방사(electrospinning) 기술을 적용하여 얻을 수 있다.
In addition, there is an advantageous aspect in forming an electron conductor-support composite in which the conductive material is combined with or mixed with the conductive material which is an electron conductor. According to a specific embodiment according to the present invention, the support in the form of the nanofiber membrane may be obtained by, for example, applying an electrospinning technique.

전자 도체는 전자를 전도하는 물질이다. 전자 도체는 (1) 재료에 걸쳐 전자를 전도할 수 있고, (2) 표면적이 높으며, (3) 소형 입상물질로 분산될 수 있는 한, 성질이 유기 또는 무기일 수 있다. 전자 도체는 탄소계 재료, 금속 도체, 반도체, 금속 산화물 또는 변형 도체일 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시형태에 따르면 바람직한 전자 도체는 탄소계 재료이다. 상기 탄소계 재료로는 예를 들어, 카본 블랙(Vulcan XC-72, E-tek), 다중벽 또는 단일벽의 형태인 탄소 나노 튜브, 탄소 분말, 탄소 섬유, 다이아몬드-코팅 도체, 흑연, 비압착 흑연 웜(worm), 층분리된(delaminated) 정제 편상 흑연, 고성능 흑연 및 탄소 분말, 백금화 탄소 또는 금-코팅 탄소인 것이다.
Electron conductors are substances that conduct electrons. Electron conductors can be organic or inorganic in nature as long as they can (1) conduct electrons across the material, (2) have a high surface area, and (3) disperse into small particulate matter. The electron conductor can be a carbon-based material, a metal conductor, a semiconductor, a metal oxide or a strain conductor. According to one specific embodiment of the present invention, the preferred electron conductor is a carbon-based material. The carbonaceous material may be, for example, carbon black (Vulcan XC-72, E-tek), carbon nanotubes in the form of multiwall or single wall, carbon powder, carbon fiber, diamond-coated conductor, graphite, non-compression Graphite worm, delaminated refined flaky graphite, high performance graphite and carbon powder, platinum carbon or gold-coated carbon.

본 발명의 구체적인 일 실시형태에 있어서, 본원 발명의 전극은 상기 전자 도체인 탄소 재료에 상기 나노섬유막 형태의 지지체가 코팅되어 있는 형태인 것이다. 본 발명의 또 다른 구체적인 일 실시형태에 있어서, 상기 전자 도체인 탄소 재료를 상기 지지체인 고분자 화합물에 분산시켜 고분자-탄소재료 복합체인 형태로 사용할 수 있다. 상기 복합체의 형태는 전극에 효소가 직접 고정된 형태와 유사하므로 전극과 효소가 전기적으로 효율적으로 연결되어 있어 전력 밀도의 증가와 같은 효과를 제공할 수 있는 장점이 있다. 상기 탄소 재료는 바람직하게는 탄소 섬유, 카본블랙 또는 탄소 나노 튜브 중 선택될 수 있다.
In one specific embodiment of the present invention, the electrode of the present invention is a form in which a support in the form of the nanofiber membrane is coated on a carbon material which is the electron conductor. In another specific embodiment of the present invention, the carbon material, which is the electron conductor, may be dispersed in the polymer compound, which is the support, to be used in the form of a polymer-carbon material composite. Since the form of the complex is similar to the form in which the enzyme is directly immobilized on the electrode, the electrode and the enzyme are electrically connected to each other, thereby providing an effect such as an increase in power density. The carbon material may preferably be selected from carbon fiber, carbon black or carbon nanotubes.

상기 전극은 산화 전극 또는 환원 전극으로 이용되는 것일 수 있다. 본 발명에 있어서, 산화전극은 기질의 산화를 촉매하는 산화 환원 효소를 포함하는 산화전극을 의미한다. 기질의 산화를 통해 산화 전극은 전기회로에 전자를 공급한다. 한편, 환원 전극은 기질을 환원하는 산화 환원 효소를 포함하는 환원전극을 의미한다. 환원 전극은 전자를 받아 기질을 환원시키는 역할을 한다.
The electrode may be used as an oxidation electrode or a reduction electrode. In the present invention, the anode means an anode comprising a redox enzyme that catalyzes the oxidation of the substrate. Through oxidation of the substrate, the oxidizing electrode supplies electrons to the electrical circuit. On the other hand, the reduction electrode means a reduction electrode containing a redox enzyme for reducing the substrate. The reduction electrode receives electrons and serves to reduce the substrate.

산화환원효소는 환원제, 즉, 수소 또는 전자 공여체(donor)로부터 산화제(oxidant), 즉 수소 또는 전자 수용체로의 전자를 전달을 촉매하는 효소를 의미한다. 산화환원효소는 공여체:수용체 산화환원효소(donor:acceptor oxireductase)라고 명명하는 것이 바람직하나, 흔히 공여체 탈수소효소(donor dehydrogenase) 또는 수용체 환원효소(acceptor reductase)라고 일컬어지고 있다. 특히, 산소가 수용체인 경우, 산화환원 효소는 공여체 산화효소라고 불리기도 한다.
Oxidoreductase refers to a reducing agent, ie, an enzyme that catalyzes the transfer of electrons from a hydrogen or electron donor to an oxidant, ie hydrogen or an electron acceptor. The oxidoreductase is preferably named a donor: acceptor oxireductase, but is commonly referred to as a donor dehydrogenase or an acceptor reductase. In particular, when oxygen is a receptor, oxidoreductases are sometimes referred to as donor oxidases.

본원 발명의 구체적인 일 실시형태에 있어서, 상기 산화전극에 포함되는 산화환원 효소는 기질을 산화시켜 전자를 공급할 수 있는 산화환원효소라면 어떠한 것이든 이용가능하다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 산화전극에 포함되는 산화 환원 효소는 예를 들어, 글루코스 산화효소, 글루코스 탈수소효소, 알코올 산화환원효소, 알데히드 탈수소 효소, CH-CH 산화환원효소, 아미노산 산화환원 효소, CH-NH 산화환원 효소, 락테이트 탈수소효소, 락토오스 탈수소효소, 피루베이트 탈수소효소, 포르메이트 탈수소효소, 및 포름알데히드 탈수소효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화환원효소일 수 있다.
In one specific embodiment of the present invention, the redox enzyme included in the anode can be used as long as it is an oxidoreductase capable of supplying electrons by oxidizing a substrate. Although not limited thereto, the redox enzymes included in the anode include, for example, glucose oxidase, glucose dehydrogenase, alcohol oxidase, aldehyde dehydrogenase, CH-CH oxidase, amino acid oxidase, CH -NH oxidoreductase, lactate dehydrogenase, lactose dehydrogenase, pyruvate dehydrogenase, formate dehydrogenase, and formaldehyde dehydrogenase, and one or more oxidoreductases selected from the group.

효소 연료 전지의 연료로서 사용하고자 하는 기질의 종류에 따라 상기 효소의 종류는 달라질 수 있을 것이다. 효소의 기질은 당, 탄수화물, 유기산, 알코올, 지방산, 탄화수소, 케톤, 알데히드, 아미노산, 단백질 및 핵산과 같은 유기화합물이다. 예를 들어, 글루코스를 효소 연료전지의 연료로 사용하는 경우, 상기 산화전극에 포함되는 산화 환원 효소는 글루코스 산화효소일 수 있다. 글루코스 산화효소는 글루코스를 글루코락톤으로 산화시키면서 전자를 방출한다.
The type of enzyme may vary depending on the type of substrate to be used as fuel of the enzyme fuel cell. Substrates of enzymes are organic compounds such as sugars, carbohydrates, organic acids, alcohols, fatty acids, hydrocarbons, ketones, aldehydes, amino acids, proteins and nucleic acids. For example, when glucose is used as a fuel of an enzyme fuel cell, the redox enzyme included in the anode may be a glucose oxidase. Glucose oxidase releases electrons by oxidizing glucose to glucolactone.

본원 발명의 한 측면에서, 상기 환원 전극에 포함되는 산화 환원 효소는 기질을 환원시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이든 이용가능하다. 이에 제한되는 것은 아니나 상기 환원 전극에 포함되는 산화 환원 효소는 예를 들어, 라카아제, 빌리루빈 산화효소, 수퍼옥사이드 디스뮤타아제 및 퍼옥시다아제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화환원 효소일 수 있다. 예를 들어, 환원 전극에 포함되는 산화환원효소로서 라카아제를 이용하는 경우, 라카아제는 전달받은 전자를 이용하여 산소를 물로 환원시킨다. 다른 예로, 환원 전극에 포함되는 산화환원효소로서 빌리루빈 산화효소를 이용하는 경우, 빌리루빈 산화효소는 빌리루빈을 빌리베르딘으로 산화시키는 동시에 산소를 물로 환원시킨다.
In one aspect of the present invention, any of redox enzymes included in the reduction electrode can be used as long as it can reduce the substrate. Although not limited thereto, the redox enzyme included in the reduction electrode may be, for example, one or more redox enzymes selected from the group consisting of laccase, bilirubin oxidase, superoxide dismutase and peroxidase. For example, when using a laccase as an oxidoreductase included in the reduction electrode, the laccase reduces oxygen to water using the transferred electrons. As another example, when bilirubin oxidase is used as an oxidoreductase included in the reduction electrode, bilirubin oxidase oxidizes bilirubin to biliverdine and simultaneously reduces oxygen to water.

전자 전달 매개체는 효소 연료 전지에 높은 전력 밀도를 제공하도록 하기 위해 사용된다. 본 발명에 있어서 전자 전달 매개체는 전자를 수용 또는 공여할 수 있는 화합물이라면 어떠한 것이든 사용 가능하다. 다만, 전자 전달 매개체는 효소 연료 전지에서 사용되는 효소와의 반응 친화성, 전도성 고분자와의 전자 교환 속도, 구조 안정성 등을 고려하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 구체적인 일 실시형태에 있어서 상기 전극이 산화전극인 경우, 글루코스 산화효소가 사용된다면, 상기 전자 전달 매개체는 FADH(산화형 또는 환원형)이 바람직하다.
Electron transfer mediators are used to provide high power density to enzyme fuel cells. In the present invention, any electron transfer medium may be used as long as it is a compound capable of accepting or donating electrons. However, the electron transfer medium may be selected in consideration of reaction affinity with the enzyme used in the enzyme fuel cell, electron exchange rate with the conductive polymer, structural stability, and the like. For example, in one specific embodiment of the present invention, in the case where the electrode is an anode, if glucose oxidase is used, the electron transport medium is preferably FADH (oxidized or reduced).

본원 발명의 잇점 및 특징 그리고 이를 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Advantages and features of the present invention and methods for achieving the same will be apparent with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims.

전극의 제조Preparation of the electrode

1. 나노섬유막의 제조1. Preparation of Nanofiber Membrane

전기방사(electrospinning) 기술을 이용해서 PAN 나노섬유막(nanofibrous membrane)을 제조하였다. PAN을 N,N-다이메틸포름아미드(dimethylformamide)(DMF)에 용해시켜 각각 9% 및 10% 용액을 만들고, 이를 실온에서 두 시간 동안 기계적으로 교반하였다. 상기 고분자 용액을 시린지(syringe)를 이용해 세관(capillary)에 공급하고, 상기 세관에 20kV의 고전압을 걸었다. 150 rpm의 속도로 회전하는 스테인레스 스틸 드럼에 고정된 구리박을 이용해 상기 섬유를 얻었다. 상기 시린지와 드럼 사이의 거리는 약 15cm였다. 상기 산출된 나노 섬유막을 70℃ 진공에서 건조시켰다. 도 5는 상기에서 제조된 PAN 나노 섬유막의 SEM 사진을 도시한 것이다.
PAN nanofibrous membranes were prepared using electrospinning technology. PAN was dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) to make 9% and 10% solutions, respectively, which were mechanically stirred at room temperature for two hours. The polymer solution was supplied to a capillary using a syringe, and a high voltage of 20 kV was applied to the capillary. The fibers were obtained using copper foil fixed to a stainless steel drum rotating at a speed of 150 rpm. The distance between the syringe and the drum was about 15 cm. The resulting nanofiber membranes were dried at 70 ° C. in vacuo. Figure 5 shows a SEM picture of the PAN nanofiber membrane prepared above.

2. 나노섬유막의 개질2. Modification of Nanofiber Membrane

상기에서 제조된 PAN 나노섬유막을 1시간 동안 50℃에서 NaOH로 처리한 후 세척하였다. 과량의 알칼리를 제거하기 위해 HCl을 처리한 후 증류수로 세척하고 건조시켰다. 다음으로 상기 나노섬유막을 헥사메틸렌디아민(HMDA)으로 실온에서 1시간 동안 처리하여 NH2기가 형성된 나노 섬유막을 얻었다. 상기 나노섬유막을 증류수로 세척하고 건조시켰다. 도 6은 개질 전(a)과 후(b)의 PAN 나노 섬유막의 SEM 사진이다. 개질 후에도 나노 섬유의 형상이 그대로 유지됨을 알 수 있다.
The PAN nanofibrous membrane prepared above was treated with NaOH at 50 ° C. for 1 hour and then washed. HCl was treated to remove excess alkali, washed with distilled water and dried. Next, the nanofiber membrane was treated with hexamethylenediamine (HMDA) at room temperature for 1 hour to obtain a nanofiber membrane having NH 2 groups formed thereon. The nanofiber membranes were washed with distilled water and dried. 6 is a SEM photograph of the PAN nanofibrous membrane before (a) and after (b) modification. It can be seen that the shape of the nanofibers is maintained even after modification.

3. 전극 제조3. Electrode Manufacturing

다중벽 탄소 나노 튜브(한화케미컬) 0.18g과 PVdF 0.20g를 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 100ml 넣고 볼밀 분쇄기로 1시간 동안 분산 유지시켰다. 상기 분산액을 상기 개질된 나노섬유막에 캐스팅(casting) 방법으로 부착시킨 후 건조시켜 전극을 제조하였다.
0.18 g of multi-walled carbon nanotubes (Hanhwa Chemical) and 0.20 g of PVdF were added to 100 ml of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and dispersed in a ball mill grinder for 1 hour. The dispersion was attached to the modified nanofiber membrane by a casting method and then dried to prepare an electrode.

4. 포도당 산화효소의 고정4. Fixation of Glucose Oxidase

상기에서 제조된 전극을 0.1M 소듐 포스페이트 버퍼 용액 중 포도당 산화효소 1ml(5mg/ml; pH 5.8)에 담그고 상온에서 24시간 동안 보관하였다. 포도당이 막에 고정된 것을 확인한 후 증류수 및 0.1M 소듐 포스페이트 버퍼 용액(pH 5.8)으로 세척하였다. 도 7은 PAN 나노 섬유막에 고정된 효소를 나타낸 SEM 사진이다.
The electrode prepared above was immersed in 1 ml (5 mg / ml; pH 5.8) of glucose oxidase in 0.1 M sodium phosphate buffer solution and stored at room temperature for 24 hours. After confirming that the glucose was fixed to the membrane and washed with distilled water and 0.1M sodium phosphate buffer solution (pH 5.8). 7 is a SEM photograph showing the enzyme immobilized on the PAN nanofibrous membrane.

도 8은 상기 전극 제조의 각 단계별 FT-IR 그래프를 도시한 것이다. 도 8의 최상단 그래프는 PAN 나노 섬유막의 FT-IR 그래프로 C-N 결합에 대한 피크가 나타나 있다. 그리고, 위에서 2번째 그래프는 상기 PAN 나노 섬유막에 NaOH를 처리한 후의 PAN 나노 섬유막의 FT-IR 그래프인 것으로 1,750cm-1 부근에서 C=O 피크를 확인할 수 있다. 또한, 위에서 3번째 그래프는 상기 PAN 나노 섬유막에 HMDA를 처리하여 최종적으로 에틸렌디아민계 화합물로 개질된 상태의 FT-IR 그래프로 3500cm- 1부근에 펩타이드 결합 피크가 나타남을 확인할 수 있었다. 최하단의 그래프는 상기 개질된 PAN 나노 섬유막에 효소를 부착시킨 후의 FT-IR 데이터인 것으로 3,500cm-1 부근에 큰 피크가 나타남을 확인할 수 있었다.
8 shows FT-IR graphs for each step of the electrode fabrication. The top graph of FIG. 8 is a FT-IR graph of the PAN nanofiber membrane, showing peaks for CN binding. In addition, the second graph from the top is an FT-IR graph of the PAN nanofibrous membrane after NaOH treatment to the PAN nanofibrous membrane, and a C = O peak can be confirmed around 1,750 cm −1 . In addition, the third graph 3500cm by FT-IR chart of the modified state to the final ethylene diamine compound by treating the nano-HMDA in the PAN membrane from above - it was confirmed that the peptide bond peak appears in the vicinity of 1. The bottom graph is FT-IR data after attaching the enzyme to the modified PAN nanofibrous membrane, and it was confirmed that a large peak appeared around 3,500 cm -1 .

상기 실시예 1에 따라 전극을 제조한 후 상기 전극을 유량 조절이 가능한 연속식 반응기에 7일간 넣어둔 후 효소의 안전성을 관찰하였다. 상기 연속식 반응기는 pH 6.0의 소듐 포스페이트 버퍼 용액이 1m/s의 속도로 연속적으로 순환하도록 하였다.
After preparing the electrode according to Example 1, the electrode was placed in a continuous reactor capable of flow control for 7 days, and then the safety of the enzyme was observed. The continuous reactor allowed the sodium phosphate buffer solution of pH 6.0 to continuously circulate at a rate of 1 m / s.

상기 실시예 1에 따라 전극을 제조한 후 상기 전극을 유량 조절이 가능한 연속식 반응기에 25일간 넣어둔 후 효소의 안전성을 관찰하였다. 상기 연속식 반응기는 pH 6.0의 소듐 포스페이트 버퍼 용액이 1m/s의 속도로 연속적으로 순환하도록 하였다.
After preparing the electrode according to Example 1, the electrode was placed in a continuous reactor capable of flow control for 25 days, and then the safety of the enzyme was observed. The continuous reactor allowed the sodium phosphate buffer solution of pH 6.0 to continuously circulate at a rate of 1 m / s.

효소 안정성 확인 실험Enzyme Stability Confirmation Experiment

피어스 BCA 단백질 정량법(Pierce BCA Protein Assay)에 따른 UV분석(562nm)의 표준 프로토콜에 의한 표준 커브를 얻었으며, 이를 사용하여 실시예 1, 2 및 3에 따른 전극에 대해 효소 잔존량을 측정하였다. 실시예 1의 경우에는 고정된 효소량이 230㎍/mg인 것으로 나타났다. 한편, 버퍼가 담긴 연속식 반응기에 7일간 담가 둔 실시예 2의 전극의 경우에는 잔존 효소의 양이 137.6㎍/mg이었고 25일간 담가둔 실시예 3의 전극의 경우에는 잔존 효소의 양이 133.0㎍/mg이었다. 상기 실험 결과를 통해 최초 7일간 초기 효소 고정량에 비해 약 40%의 효소가 탈리되나 3주가 경과한 시점의 효소 고정량을 확인해보면 7일 경과된 시점의 효소 고정량과 거의 동일한 것으로 나타나 상기 전극의 효소 고정력이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
A standard curve was obtained by the standard protocol of UV analysis (562 nm) according to Pierce BCA Protein Assay, which was used to determine the enzyme residual on the electrodes according to Examples 1, 2 and 3. In the case of Example 1, the fixed amount of enzyme was found to be 230 µg / mg. On the other hand, the electrode of Example 2 soaked in a continuous reactor containing a buffer for 7 days was 137.6 µg / mg, and the electrode of Example 3 soaked in 25 days was 133.0 µg. / mg. According to the experimental results, about 40% of the enzyme was released from the initial enzyme fixation for the first 7 days, but the amount of enzyme fixation after 3 weeks was almost the same as the enzyme fixation after 7 days. It was confirmed that the enzyme fixation force of.

전극의 전기적 특성 비교 실험Experimental Comparison of Electrical Characteristics of Electrode

상기 실시예 1 및 실시예 2의 전극 약 1mg을 실버/에폭시 레진을 이용하여 세척된 구리 전극 표면에 부착시켰다. 상기 실시예 1 및 2의 전극을 진공 오븐에 넣고 상온에서 1시간 건조시킨 후, 투석막으로 전극 표면을 감싸고 오링으로 고정시켰다. 전위차계(Potentiostat, CH Instrument)를 이용하여 실온에서 전압을 변화시키면서 발생되는 전류량을 측정하였다. 전극 셀에 100mM 인산칼륨 버퍼(Potassium phosphate buffer)(pH 7.0)에 KCl 20mM과 글루코스 10mM을 첨가한 용액 6mM을 채우고 상기 전극을 담가두었다. 측정 전극(working electrode)으로는 상기 실시예 1 및 2의 전극을 사용하고 카운터전극은 백금와이어이며, 레퍼런스 전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다. 스캔 속도는 50mV/s였다.
About 1 mg of the electrode of Examples 1 and 2 was attached to the cleaned copper electrode surface using silver / epoxy resin. The electrodes of Examples 1 and 2 were placed in a vacuum oven and dried at room temperature for 1 hour, and then the electrode surface was wrapped with a dialysis membrane and fixed with an O-ring. Potentiometer (Potentiostat, CH Instrument) was used to measure the amount of current generated while changing the voltage at room temperature. The electrode cell was filled with 6 mM of a solution containing 20 mM of KCl and 10 mM of glucose in 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), and the electrode was immersed. The electrodes of Examples 1 and 2 were used as the working electrode, the counter electrode was platinum wire, and Ag / AgCl was used as the reference electrode. The scan speed was 50 mV / s.

도 3은 실시예 1의, 도 4는 실시예 2의 사이클릭 볼타모그램을 나타낸 그래프이다. 각 전극을 이용해서 동일한 실험을 3번씩 반복하였으며, 실시예 1 및 2에 대한 3회의 각 실험 모두 250 mV 부근에서 생성전류 피크가 나타남을 확인하였다. 이를 통해 실시예 2의 전극에서 전극의 성능에 영향을 거의 미치지 않을 정도로 효소의 탈리가 적었음을 확인할 수 있었으며, 본원 발명에 따른 전극의 효소 고정력이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.3 is a graph showing the cyclic voltammogram of Example 1, and FIG. The same experiment was repeated three times using each electrode, and it was confirmed that the three peaks of each of the three experiments of Examples 1 and 2 showed a generated current peak near 250 mV. Through this, it was confirmed that the desorption of the enzyme was small enough to have little effect on the electrode performance in the electrode of Example 2, it was confirmed that the enzyme fixation force of the electrode according to the present invention is excellent.

Claims (9)

효소, 상기 효소가 고정되는 효소 고정 지지체 및 전자 도체를 포함하며,
상기 효소 지지체는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN)을 하기 식1에 따른 에틸렌디아민계 화합물로 개질한 것을 특징으로 하는 것인, 효소 연료 전지용 전극:
[식 1]
NH2-(CH2)n-NH2
여기에서 n은 3 내지 20이다.
An enzyme, an enzyme fixing support to which the enzyme is immobilized, and an electron conductor,
The enzyme support is characterized in that the polyacrylonitrile (polyacrylonitrile; PAN) is modified with an ethylenediamine-based compound according to Formula 1, the enzyme fuel cell electrode:
[Formula 1]
NH 2- (CH 2 ) n -NH 2
Where n is 3 to 20.
제1항에 있어서,
상기 효소 고정 지지체는 폴리아크릴로니트릴의 나노섬유막 형태인 것을 특징으로 하는 것인, 효소 연료 전지용 전극.
The method of claim 1,
The enzyme fixing support is characterized in that the nanofiber membrane form of polyacrylonitrile, enzyme fuel cell electrode.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전극은 산화전극으로 이용되는 것인, 효소 연료 전지용 전극.
The method according to claim 1 or 2,
The electrode is to be used as an anode, enzyme fuel cell electrode.
제1항에 또는 제2항에 있어서,
상기 전극은 환원전극으로 이용되는 것인, 효소 연료 전지용 전극.
The method according to claim 1 or 2,
The electrode is to be used as a reducing electrode, the electrode for an enzyme fuel cell.
제3항에 있어서,
상기 산화전극에 포함되는 효소는 글루코스 산화효소, 글루코스 탈수소효소, 알코올 산화환원 효소, 알데히드 탈수소효소, CH-CH 산화환원 효소, 아미노산 산화환원 효소, CH-NH 산화환원 효소, 락테이트 탈수소효소, 락토오스 탈수소효소, 피루베이트 탈수소효소, 포르메이트 탈수소효소 및 포름알데히드 탈수소효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화환원효소인, 효소 연료 전지용 전극.
The method of claim 3,
Enzymes included in the anode are glucose oxidase, glucose dehydrogenase, alcohol redox enzyme, aldehyde dehydrogenase, CH-CH redox enzyme, amino acid redox enzyme, CH-NH redox enzyme, lactate dehydrogenase, lactose An electrode for an enzyme fuel cell, which is at least one redox enzyme selected from the group consisting of dehydrogenase, pyruvate dehydrogenase, formate dehydrogenase and formaldehyde dehydrogenase.
제4항에 있어서,
상기 환원전극에 포함되는 효소는 락카아제, 빌리루빈 산화효소, 수퍼옥사이드 디스뮤타아제 및 퍼옥시다아제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 산화환원효소인, 효소 연료 전지용 전극.
The method of claim 4, wherein
The enzyme included in the cathode is at least one redox enzyme selected from the group consisting of laccase, bilirubin oxidase, superoxide dismutase and peroxidase, enzyme fuel cell electrode.
제1항 또는 제2항에 있어서,
HQS(8-하이드록시퀴놀린-5-설폰산 하이드레이트), 퀴논계 화합물, 비타민 K3(2-메틸-1,4-나프토퀴논), 비오로겐계 화합물, 니코틴아미드계 화합물, 리보플라빈계 화합물, ABTS(2,2'-아지노-비스(3-에틸벤조티아졸린-6-설포네이트), Os, Ru, Fe 및 Co의 금속착제(metal complex)로 구성되는 군으로부터 선택되는 전자 전달 매개체를 추가적으로 포함하는, 효소 연료 전지용 전극.
The method according to claim 1 or 2,
HQS (8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid hydrate), quinone compound, vitamin K3 (2-methyl-1,4-naphthoquinone), biorogen compound, nicotinamide compound, riboflavin compound, ABTS (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate), additionally includes an electron transfer mediator selected from the group consisting of metal complexes of Os, Ru, Fe and Co An electrode for an enzyme fuel cell.
제1항에 따른 전극을 포함하는 효소 연료 전지.
An enzyme fuel cell comprising the electrode of claim 1.
제8항에 있어서,
상기 효소 연료 전지는 당, 탄수화물, 유기산, 알코올, 지방산, 탄화수소, 케톤, 알데히드, 아미노산, 단백질 및 핵산을 포함하는 유기 화합물 중 하나 이상을 연료로 이용하는 것인, 효소 연료 전지.
9. The method of claim 8,
The enzyme fuel cell is an enzyme fuel cell that uses at least one of organic compounds including sugars, carbohydrates, organic acids, alcohols, fatty acids, hydrocarbons, ketones, aldehydes, amino acids, proteins and nucleic acids as fuel.
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