Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Zhiani,Hassan Hadadzadeh,Shadpour Mallakpour
محمد ژیانی (استاد راهنما) حسن حداد زاده (استاد مشاور) شادپور ملک پور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Ahmadi
علی احمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Activity and performance evaluation of Pt/rGO anodic nanocatalyst in an abiotic glucose fuel cell
In this work, Pt/rGO (40% wt.) as an anodic catalyst was investigated for the oxidation of glucose under the conditions near to the human body physiological conditions. The oxidation region of glucose was detected on the platinum surface in phosphate-buffered saline () at a potential of -0.2 V vs. Ag/AgCl reference electrode. Additionally, the stability of the catalyst against the glucose oxidation intermediates in containing 5 mM glucose was investigated over 400 cycles by a prolonged cyclic voltammetry study. Using a variety of amino acids and organic molecules with concentrations near to the physiological tissue fluid of the human body, their interaction with the glucose oxidation were investigated. The maximum glucose oxidation peak’s current in the hydrogen desorption region for alanine, aspartic acid, glycine, leucine, methionine, and urea was decreased by 42.5, 11, 90, 14.2, 5, and 55%, respectively. For ascorbic acid, cysteine, ??and isoleucine the maximum glucose oxidation peaks current in the hydrogen desorption region was increased by 39, 5.7, and 6.4%, respectively. The activity of the anodic catalyst for glucose oxidation in real human physiological conditions was also examined using human blood serum. Results indicated that the maximum glucose oxidation peak’s current in the hydrogen desorption region for the 50 th cycle in blood serum was decreased by 87.5% compared to the 50 th cycle in glucose solution. Moreover, after the poisoning effect of the studied amino acids and organic molecules, by a regeneration protocol, activity regeneration of the Pt/rGO was evaluated. Activity of the catalyst was recovered by 72.4, 91.2, 91.6, 98, 98, and 99% after poisoning by methionine, alanine, urea, cysteine, leucine, and glycine, respectively. Results indicated that the catalyst’s activity was completely recovered after poisoning by isoleucine, aspartic acid, and ascorbic acid. Lastly, the performance of Pt/rGO (40% wt.) as the anodic catalyst for glucose oxidation was investigated in a complete glucose fuel cell in search of an appropriate anode electrode for the abiotic implantable glucose fuel cells. containing glucose was used as the stationary fuel at both anode and cathode sides, with concentrations near to the physiological conditions of the human body. During 15 h of constant current discharge of 0.01 mAcm -2 (sufficient current density to power a pacemaker), the glucose fuel cell voltage was decreased by 23%.
در این کار پژوهشی، کاتالیست آندی Pt/rGO (40% wt.) برای اکسایش گلوکز در شرایط نزدیک به فیزیولوژی بدن انسان مورد ارزیابی قرار گرفت. ناحیه ی اکسایش گلوکز بر روی سطح پلاتین در محیط بافر فسفات در پتانسیل 2/0- ولت نسبت به الکترود مرجع نقره/نقره کلرید شناسایی شد. پایداری کاتالیست در مقابل حدواسط های ناشی از واکنش اکسایش گلوکز با روش ولتامتری چرخه ای طولانی مدت بررسی شد و نتایج حاکی از افت 5/42% فعالیت کاتالیست در چرخه 400 نسبت به چرخه 10 است. با استفاده از انواع آمینواسیدها و مولکول های آلی با غلظت های موجود در مایعات میان بافتی، تداخل اثر آمینواسید ها در اکسایش گلوکز و همچنین مسمومیت سطح کاتالیست پلاتین بررسی و نتایج نشان دادند که بیشینه جریان پیک اکسایش گلوکز در منطقه واجذب هیدروژن برای چرخه پنجاهم آلانین، آسپارتیک اسید، گلایسین، لوسین، متیونین و اوره در حضور گلوکز نسبت به چرخه پنجاهم در محلول حاوی گلوکز تنها، به ترتیب 5/42، 11، 90، 2/14، 5 و 55% افت داشته است در حالیکه برای آسکوربیک اسید، سیستئین و ایزولوسین به ترتیب 39%، 7/5% و 4/6% رشد داشته است. فعالیت کاتالیست آندی برای اکسایش گلوکز در شرایط واقعی فیزیولوژی بدن انسان با استفاده از سرم خون نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاکی از افت بیشینه جریان پیک اکسایش گلوکز در منطقه واجذب هیدروژن برای چرخه پنجاهم سرم نسبت به چرخه پنجاهم در محلول حاوی گلوکز تنها، به میزان 5/87% است. بازیابی فعالیت کاتالیست آندی t/rGO (40% wt.)پس از مسمومیت با آمینواسیدها و مولکول های آلی مورد بررسی، ارزیابی شد. فعالیت کاتالیست در اکسایش گلوکز پس از مسمومیت با متیونین، آلانین، اوره، سیستئین، لوسین و گلایسین به ترتیب 4/72، 2/91، 6/91، 98، 98 و 99% بازیابی شد. نتایج برای ایزولوسین، آسپارتیک اسید و آسکوربیک اسید نشان از بازیابی کامل می دهد. علاوه بر این، عملکرد کاتالیست آندی Pt/rGO (40% wt.) برای اکسایش گلوکز در یک پیل سوختی گلوکزی کامل به منظور ارزیابی الکترود آندی مناسب برای پیل های سوختی گلوکزی ابیوتیک مورد بررسی قرار گرفت. سوخت مورد استفاده به صورت ایستا و در دو سمت آند و کاتد، محلول بافر فسفات با غلظت گلوکز پایین 5 میلی مولار بود که به شرایط فیزیولوژی بدن انسان نزدیک است. در طی 15 ساعت دشارژ جریان ثابت mAcm -2 01/0 (دانسیته جریان کافی برای راه اندازی ضربان ساز)، عملکرد پیل سوختی گلوکزی به میزان 23% کاهش یافت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی