Développement de Matériau x d’Electrodes pour Biopiles à Combustibles

Abstract

Les biopiles représentent une solution attractive et ambitieuse pour développer des systèmes alternatifs de conversion d’énergie. Ce travail décrit la construction d’une biopile à éthanol/O2 (oxydation de l’éthanol à l’anode et réduction de l’oxygène à la cathode) avec des électrodes tridimensionnelles possédant une surface spécifique élevée. Le point de départ a été la fabrication et l’optimisation de bioélectrodes enzymatiques par immobilisation d’enzymes et de médiateurs sur des nanofibres de polyacrylonitrile, préparées par la méthode d’électrospinning, et recouvertes d’or. Ces bioélectrodes à base de nanofibres (biocathode et bioanode) ont été assemblées pour construire et caractériser une biopile à éthanol/O2 qui a fourni une densité de puissance de 1600 μW/cm2 par la méthode de polarisation et 210 μW/cm2 par imposition de résistances au système. Enfin, nous avons décrit la fabrication de la première biopile miniaturisée à éthanol/oxygène avec des enzymes immobilisées sur électrodes Au en s’appuyant sur les concepts de la microfluidique. La biopile microfluidique la plus performante a délivré 90 μW/cm2. Afin d’augmenter la puissance délivrée par ces systèmes miniaturisés, des résultats préliminaires ont été obtenus sur l’empilement en série ou en parallèle de biopiles fonctionnant avec des enzymes en solution.