Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. Топливные элементы 10
1.1.1. Принцип действия топливных элементов 10
1.1.2. История создания топливных элементов 11
1.1.3. Термодинамика топливных элементов. КПД топливных элементов 14
1.1.4. Термодинамика водородно-кислородного топливного элемента 17
1.1.5. Классификация и характеристики водородно-кислородных топливных элементов .
1.1.6. Роль катализа в водородно-кислородных топливных элементах 24
1.3. БиоэлектрокаталиЗ 27
1.3.1. Методы сопряжения ферментативной и электродной реакций 27
1.3.2. Сорбция ферментов на проводящие материалы 28
1.3.3. Применение промоторов для достижения безмедиаторного биоэлектрокатализа 31
1.3.4. Сорбция и пришивка ферментов к проводящим полимерам 32
1.3.5. Включение ферментов в проводящие полимеры 34
1.3.6. Применение медиаторов 35
1.4. Строение и свойства гидрогеназ 37
1.4.1. Классификация гидрогеназ 37
1.4.2. Строение никель-железосодержащих гидрогеназ 41
1.4.3. Оптические свойства никель-железосодержащих гидрогеназ 43
1.4.4. Окислительно-восстановительные свойства никель-железосодержащих гидрогеназ
1.4.5. Кинетика реакций, катализируемых гидрогеназами 53
1.4.6. Электрохимическое исследование гидрогеназ и процессов, катализируемых ими 55
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ.ЧАСТЬ 62
2.1. Материалы 62
2.2. Оборудование 65
2.3. Методы 66
2.3. 1 Определение активности гидрогеназы по поглощению водорода 66
2.3.2- Определение активности гидрогеназы по выделению водорода 67
2.3.2.1. Опре деление активности гидрогеназы с применением масс-
спектрометра : 67
2.3.4. Приготовление ферментных электродов 68
2.3.4.1.Приготовление ферментных электродов непосредственной
адсорбцией фермента на графитовые тканий стержни 69
2.3.4.2.Приготовление ферментных электродов адсорбцией фермента в
присутствии промотора 70
2.3.4.3.Приготовление ферментных электродов адсорбцией фермента на
модифицированные полимерами электроды 70
2.3.4.4.Приготовление ферментных электродов на основе сажи 71
2.3.4.5.Приготовление ферментных электродов с иммобилизованными
микроорганизмами ' 72
2.3.5. Исследование электрохимической активности ферментных электродов. 73
2.3.6. Исследование электрохимической активности ферментных электродов с контролем состава растворенных газов 75
2.3.7. Изучение стабильности ферментных электродов при хранении 76
2.3.8. Исследование влияния окиси углерода и сульфид-иона на электрохимическую активность гидрогеназных электродов 76
2.3.9. Исследование влияния органических растворителей на активность гидрогеназы и ферментных электродов с иммобилизованной гидрогеназой... 77
3. Результаты и обсуждение 79
3.1. Биоэлектрокатализ гидрогеназами 79
3.1.1. Безмедиаторный биоэлектрокатализ 79
3.1.1.2. Биоэлектрокатализ гидрогеназой, адсорбированной непосредственно на углеродный материал 79
3.1 А.2.1.Графитовые ткани 79
3.1.1.2.2.Графитовые стержни 86
3.1.1.2.3.Электороды на основе сажи 87
3.1.1.2.4.Безмедиаторный биоэлектрокатализ гидрогеназами из разных источников 92
3.1.2. Биоэлектрокатализ гидрогеназами в присутствии промоторов 93
3.1.3. Дизайн электродной поверхности для биоэлектрокатализа гидрогеназами 96
3.1.3.1.Биоэлектрокатализ гидрогеназами, адсорбированными на производные полипиррола 96
3.1.3.2.Биоэлектрокатализ гидрогеназами из разных источников, адсорбированными на электроды покрытые полимерами на основе пиррола.
105
3.1.3.3.Электроды покрытые полианилином 109
3.1.4. Биоэлектрокатализ гидрогеназой, включенной в проводящий полимер или сажевый композитный электрод
3.1.4.1.Влияние инкубации гидрогеназы в водно-органические смеси с высоким содержанием органического растворителя на активность фермента
3.1.4.2.Приготовление гидрогеназного электрода включением фермента в материал электрода 112
3.2. КИНЕТИКА ВОДОРОДНОГО ФЕРМЕНТНОГО ЭЛЕКТРОДА 115
3.2.1. Кинетика электрохимического окисления водорода на ферментном электроде с иммобилизованной гидрогеназой 115
3.2.2. Выделение водорода на гидрогеиазных электродах 120
3.2.3. Влияние температуры на характеристики водородных ферментных электродов 126
3.3.. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ із і
3.3.1. Влияние окиси углерода и сульфида на характеристики гидрогеиазных электродов 131
3.3.2. Окисление водорода на водородных ферментных элетродах при повышенных температурах 134
3.3.3. Стабильность ферментных электродов при хранении 136
3.3.4.Влияние органического растворителя на характеристики водородных ферментных электродов 137
3.4. ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДНОГО ФЕРМЕНТНОГО ЭЛЕКТРОДА 142
3.4.1.Обнаружение и поглощение водорода из культуральной жидкости микроорганизмов 142
3.4.2. Водородный ферментный электрод с иммобилизованными микроорганизмами и спорами 144
ВЫВОДЫ 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149
Введение к работе
В связи с прогрессирующим дефицитом ископаемых топлив в настоящее время ведется интенсивный поиск возобновляемого и экологически чистого топлива. Наиболее перспективным вторичным видом топлива считается водород. Широкое использование водорода снизит загрязнение атмосферы, исключит парниковый эффект и, как следствие, приведет к замедлению глобального потепления [1].
Для использования водорода в качестве топлива необходимо решить проблемы, связанные с его получением, транспортировкой и утилизацией. Для использования энергии водорода наиболее перспективным представляется использование топливных элементов (ТЭ), т.е. систем, осуществляющих непосредственное преобразование энергии окисления водорода в электрическую энергию. Эти системы имеют КПД более 80%, в то время как КПД лучших двигателей внутреннего сгорания (ДВС) составляет 20%, и, в отличие от систем, в которых осуществляется горение водорода, не образуют окислы азота, т.е. обладают полной экологической чистотой [2].
Всего 15 лет назад применение топливных элементов в автомобилях воспринималось лишь как 'научная фантастика. Сейчас практически все автомобильные кампании уже продемонстрировали прототипы автомобилей, приводимых в движение топливными элементами [3], проходит опытная эксплуатация автобуса на топливных элементах, а в США принята программа по переводу автомобильного транспорта на топливные элементы, начиная с 2010 года[4].
Тем не менее, существующие на настоящее время водородно-кислородные топливные элементы обладают рядом существенных недостатков, препятствующих широкому внедрению этой технологии. Высокотемпературные топливные элементы непригодны для использования в автомобиле, поскольку их рабочая температура превышает 950С. Для низкотемпературных топливных элементов нужны эффективные катализаторы, что приводит в настоящее время к необходимости использования платины или платиновых металлов. Однако, как будет показано ниже, использование платины не позволит широко использовать топливные элементы на практике.
Проблемы, связанные с платиной, следующие. Во-первых, цена платины и недостаток ее ресурсов. Современные оценки стоимости компонентов топливных элементов приводят к значениям от 200 до 2 000 долл. США на кВт производимой энергии [4]. При этом на каждый кВт необходимо до 2 г платины. То есть двигатель среднего автомобиля мощностью 50 кВт будет стоить 10 000 -100 000 долл. США и будет включать до 100 г платины. Мировое производство автомобилей достигло в 2002 году 60 млн. единиц [5]. Для того чтобы оборудовать все автомобили топливными элементами потребуется 6 000 тонн платины. Даже если содержание платины будет снижено до теоретического предела, составляющего 0,2 г/кВт, платины потребуется намного больше ее годовой добычи (190 тонн). А количество платины, необходимое для замены всех ДВС на топливные элементы сравнимо с её мировым запасом (100 000 тонн) [6], при том, что существует также потребность в ТЭ для других видов транспорта и для домашних автономных источников электроэнергии.
Во-вторых, чувствительность к примесям окиси углерода и серосодержащим соединениям. Платиновые катализаторы отравляются окисью углерода в концентрации более 0.01 %, так при содержании окиси углерода (СО) 0.1% платиновый электрод необратимо теряет 99% активности за 10 мин[7]. В то же время технический водород, получаемый конверсией углеводородов, может содержать до 2% СО, что приводит к необходимости дополнительной очистки.
Одним из перспективных направлений является преобразование химической энергии органических отходов в электрическую [8]. Наиболее эффективен процесс, включающий промежуточное образование с помощью микроорганизмов водородсодержащего «биогаза» и дальнейшее его использование в ТЭ. При окислении водорода на топливном электроде непосредственно в культуре микроорганизмов удается значительно повысить степень переработки органических отходов и общий КПД системы. Однако применение традиционных платиновых топливных электродов в таких системах затрудненно отравлением катализатора примесью серосодержащих соединений, всегда присутствующих в «биогазе» и среде действия микроорганизмов [8]. Например сероводород отравляет платину в 100 раз эффективнее СО.
В качестве альтернативы катализу благородными металлами предлагается использовать биологические катализаторы [9], [10], [11]. При этом в качестве катализатора окисления водорода используется гидрогеназа - фермент, участвующий в превращениях водорода в природе. Для создания водородного ферментного электрода необходимо объединить ферментативную реакцию и электродную. Наиболее привлекателен непосредственный обмен электронами между электродом и активным центром фермента - безмедиаторный биоэлектрокатализ [12].
Биоэлектрокатализ гидрогеназой был продемонстрирован более 20 лет назад [9, 13-15]. Тем не менее, необходимо было достижение прямого биоэлектрокатализа гидрогеназами на технологичных углеродных материалах, применяемых в энергетике.
Таким образом, целью настоящего исследования явилось создание водородных топливных электродов на основе ферментов с использованием технологичных материалов, демонстрация -их преимуществ по сравнению с платиновыми катализаторами, в частности, осуществление возможности поглощения молекулярного водорода непосредственно из среды микроорганизмов, что обеспечивает прямую конверсию химической энергии органических видов топлива в электрическую.
Топливные элементы
Топливный элемент - это электрохимический генератор тока. Его основные составные части: анод, катод, электролит и система подачи топлива [16]. В топливных элементах химическая энергия топлива и окислителя, непрерывно подводимых к электродам, превращается непосредственно в электрическую энергию, в то время как в тепловых машинах процесс преобразования химической энергии протекает через несколько промежуточных стадий, в том числе через стадию образования теплоты (рис. 1).
Выбор топлива и окислителя, подаваемых в ТЭ, определяется в первую очередь их электрохимической активностью, то есть скоростью реакций на электродах, стоимостью, возможностью легкого подвода реагента в ТЭ и отвода продуктов реакции из ТЭ [18]. В качестве топлива в ТЭ обычно используют водород, реже СО и СНд, окислителем обычно является кислород воздуха. Вообще говоря, любую реакцию окисления-восстановления можно рассматривать как основу Протоны движутся в ионном проводнике (электролите) от анода к катоду, электроны во внешней цепи - от анода к катоду. Суммируя уравнения реакций (2) и (3) получим уравнение реакции (1). Таким образом, в результате реакции (1) во внешней цепи протекает постоянный электрический ток, то есть происходит прямое преобразование химической энергии реакции (1) в электрическую.
Первая попытка создания топливного элемента была предпринята Г. Дэви в 1802 году, изготовившим элемент с угольными электродами и азотной кислотой в качестве электролита [16]. Однако попытка оказалась неудачной из-за неудовлетворительной кинетики реакции, используемой в этом элементе. Первым успешно работающим топливным элементом был созданный В. Гроувом в 1839 году водород-кислородный топливный элемент на основе электролизера [19].
Гроув обнаружил, что после отключения внешнего тока электролитическая ячейка сама начинает генерировать постоянный ток, после чего, собрав батарею из четырех электролитических ячеек осуществил электролиз воды (рис. 3). КПД топливных элементов и электролизера был значительно ниже 100%, поэтому заметная скорость образования водорода наблюдалась только при использовании такой батареи ТЭ. В качестве электродов была использована платина, а электролитом служила серная кислота.
После этого Гроув опублковал несколько работ по исследованию процессов, протекающих в водородно-кислородных элементах. Однако в то время работа Гроува не могла привести к практическим результатам. Пятьдесят лет спустя Л. Монд и К. Лэнгер продолжили работы Гроува [18]. В то время основным источником энергии служил уголь - Л. Монд открыл процесс конверсии угля в газ, содержащий значительное количество водорода, и решил значительно увеличить эффективность генерации электроэнергии из угля с помощью его газификации и использования в топливном элементе Гроува. Однако эти работы закончились неудачей из-за отравления платинового катализатора примесью окиси углерода. Требующаяся очистка газа и количество катализатора (более 30 грамм платины на киловатт) делали использование топливных элементов невозможным, хотя КПД генерации электроэнергии и повышался в десятки раз (в то время КПД электростанций на паровых машинах был менее 2.5%). Тем не менее, эти исследователи сделали несколько важных шагов: применили высоко дисперсный катализатор - платиновую чернь, использовали слегка увлажненные газодифузионные электроды и применили псевдотвердый электролит -пропитанный электролитом пористый материал [20].
Не удалось реализовать и идею известного физхимика В. Оствальда (1894) о генерации электрической энергии в ТЭ, работающих на природных углях. Оствальд указвал на то, что 20 век должен стать веком электрохимической генерации электроэнергии, с тем, чтобы максимально сберегать ресурсы. Также не нашел применения изобретенный русским ученым П. Яблочковым (1887) водородно-кислородный топливный элемент и результаты работы других ученых и изобретателей [17].
Прорыв произошел в 1933 году, когда Сэр Фрэнсис Бэкон создал водороно-кислородный топливный элемент с применением щелочного электролита, работающий при средних температурах (200-300С) [20]. При этом удалось достичь очень высоких плотностей энергии с применением никелевых пористых электродов (напр. 1.11 А/см при 0.6В) при высоких давлениях газов (до 500 атм.). Однако характеристики этих ТЭ быстро ухудшались из-за коррозии электродов. Этот недостаток был в дальнейшем устранен, за счет применения никель-оксидных электродов, допированных лантаном. Именно эти топливные элементы служили источником энергии в космических программах «Джемини», «Аполлон» и «Шаттл» начиная с 1962 года [18].
В 1937 году Бауэр и Прейс разработали высокотемпературный элемент с применением в качестве электролита стабилизированного циркония. Этот элемент получил название - двигатель Нернста, т.к. Нернст обнаружил проводимость стабилизированного циркония и предложил, так называемую лампу Нернста, на основе стабилизированного циркония ещё в 1899 году. Эти же исследователи предложили высокотемпературный топливный элемент, работающий на угле и метане [20].
Материалы
Препараты [NiFe] гидрогеназы из Thiocapsa roseopersicina и [NiFeSe] гидрогеназы из Desulfomicrobium baculatum были нам любезно предоставлены лабораторией д.б.н. И.Н. Гоготова из Института фундаментальных проблем биологии РАН (г. Пущино). Клетки пурпурной серной бактерии Th. roseopersicina, штамм BBS, выращивали в анаэробных условиях на модифицированной среде Пфеннига [81]. Клетки сульфатвосстанавливающей бактерии Desulfomicrobium baculatum выращивали в анаэробных условиях согласно [79].
Очистка фермента проводилась по методике [84] и включала следующие основные стадии: разрушение клеток на ультразвуковом дезинтеграторе; фракционирование сульфатом аммония надосадочной жидкости (гидрогеназа выпадала в осадок при 70%-ном насыщении (NH SC ); осадок растворяли в калий-фосфатном буфере рН 7,0 и, для удаления термолабильных белков, прогревали 5 мин при 75С, денатурированные белки удаляли центрифугированием. Затем раствор наносили на колонку с ДЭАЭ - целлюлозой ДЕ52. Примесные белки элюировали 0.1М раствором NaCl, гидрогеназу элюировали градиентом NaCl (0.2-0.5М). При этом получали частично очищенный фермент с концентрацией 5-Ю мг белка на мл, активностью по поглощению водорода для Т. roseopersicina 5-10 мкмоль(Н2)/мин на мг белка, для D. baculatum 50-100 мкмоль(Н2)/мин на мг белка и чистотой 40-50% гидрогеназы от белка.
Для получения более чистого препарата подвергали раствор гидрогеназы повторной хроматографии на колонке с фенилсефарозой CL-4B, гидрогеназу элюировали понижающимся градиентом К-фосфатного буфера (50-0,5 мМ). При этом получали высокоочищенный, близкий к гомогенному препарат гидрогеназы. Содержание белка в этих образцах составляло 2-4мг/мл, активность по поглощению водорода Т. roseopersicina 20-40 мкмоль(Н2)/мин на мг белка, для D. baculatum 300-500 мкмоль(Н2)/мин на мг белка и содержание гидрогеназы 90% по белку. Примеси являлись неактивными в реакциях окисления - выделения водорода.
Препарат [NiFe] гидрогеназы из Desolfovibrio fructosovorans был любезно предоставлен нам проф. Х.К. Фонтичилло-Кампс (лаборатория Кристаллографии и Кристаллогенеза Протеинов, Институт Структурной Биологии им. Ж.П. Эбеля, Комиссариат Атомной Энергии, Гренобль, Франция). Препарат содержал 4.6 мг/мл гомогенной гидрогеназы с активностью по поглощению водорода 400 мкмоль(Нг)/мин на мг белка в фосфатном буфере (0.005М КН2РО4, рН 7.4).
Препарат [Fe] гидрогеназы из Clostridium pasterianum был любезно предоставлен нам проф. Ж. Мейером (лаборатория Клеточной Биоэнергетики и Патологии, Департамент Молекулярной и Структурной Биологии, Комиссариат Атомной Энергии, Гренобль, Франция). Препарат содержал 3.7 мг/мл гомогенной гидрогеназы с активностью по поглощению водорода 1500 мкмоль(Н2)/мин на мг белка в фосфатном буфере (0.01М КН2Р04, рН 7.0).
Препарат сенсорной гидрогеназы из Rhodobacter capsulatus был любезно предоставлен нам проф. П.М. Винье (лаборатория Биохимии и Биофизики Интегральных Систем, Департамент Молекулярной и Структурной Биологии, Комиссариат Атомной Энергии, Гренобль, Франция). Гидрогеназа, модифицированная цепью из шести гистидинов, была получена методами генетической инженерии и очищена с помощью аффинной хроматографии. Гомогенный препарат содержал 2 мг/мг гидрогеназы с активностью по поглощению водорода 1 мкмоль(Н2)/мин на мг белка в цитратном буфере (0.01М цитрата, рН 7.0).
Ассоциация водородвыделяющих микроорганизмов дикого типа была нам любезно предоставлена лабораторией проф. СВ. Калюжного (кафедра химической энзимологии, химический факультет, МГУ).
Препарат спор микроорганизмов Clostridium pasterianum были нам любезно предоставлены зав. лаб. В.В. Перелыгиным (Институт Прикладной Микробиологии, Оболенск)
Препараты лакказы из грибов Cariolitus hirsitus были предоставлены проф. А.И. Ярополовым из Института биохимии РАН. Молекулярная масса фермента 55 кДа. Препарат содержал 15 мг/мл.
В экспериментах использовали водород, полученный электролизом воды (Система газоснабжения СГС-2, генератор водорода Элдис-15); аргон марки «х.ч.»; окись углерода («Air Liquide», Франция); дейтерий («Air Liquide», Фрация) без дополнительной очистки; однозамещенный и двузамещенный фосфат, хлорид калия, гидроокись калия марок «ос.ч.» и «ч.д.а.»; метилвиологен-хлорид кристаллический марки «х.ч.»; серную кислоту «х.ч.»; перекись водорода 36% «ч.д.а.» (отечественного производства, без дополнительной очистки); дитионит натрия кристаллический («Fluka», ФРГ); глутаровый альдегид (Sigma, США); деионизованную воду, полученную с использованием системы Millipore. Перхлорат тетрабутиламмония (ТБАП) был перекристаллизован из смеси этилацетата и циклогексана, а затем высушен в вакууме при 80С в течение 3 суток. В работе использовали ацетонитрил (Rathburn, HPLC grade), ацетон, 1,1-дихлорэтан, дихлорметан, хлороформ, четыреххлористый углерод марок «х.ч.» без дополнительной очистки. Этиловый и изопропиловый спирты перед использованием были осушены гидридом кальция. Фосфатные буферные растворы с заданной ионной силой и рН рассчитывались по номограмме из [62]. В работе использовали Нафион-117 (), поливиниловый спирт, полианилин.
Биоэлектрокатализ гидрогеназами
Для изготовления электродов использовали основу углеродную тканевую ТВШ-ЗООМ, ЛШГ-240 и ЛШГ-240М; графитовые стержни Rrngsdorff -Spectrographs Carbon RW 001, а также покрытые сажей стеклоуглеродные электроды. Оптимизацию приготовления ферментных электродов проводили с использованием гидрогеназы из Т. roseopersicina.
Некоторые углеродные материалы с развитой поверхностью, такие как графитовые ткани, пригодны для непосредственной адсорбции ферментов. Основа углеродная тканевая представляет собой обугленную вискозную ткань с нанесенным на нее пироуглеродом, полученным термолизом бензола. Хотя этот материал гидрофобен и не смачивается водой, однако за счет поверхностно-активных свойств фермента удалось смочить графитовые ткани концентрированным раствором гидрогеназы из Т. roseopersicina. При растирании капли раствора гидрогеназы (2-5 мг/мл) в К-фосфатном буфере (0.005 М КН2Р04, рН 7.0) по графитовой ткани наблюдается её постепенное смачивание с полным впитыванием раствора в течение примерно 5 минут. После высушивания раствора фермента ткани становятся гидрофильными и смачиваются водными растворами. При этом происходит адсорбция гидрогеназы и наблюдается характерная для водородных ферментных электродов электрохимическая активность.
При внесении электрода с иммобилизованной гидрогеназой в насыщенный водородом буферный раствор, на электроде устанавливался потенциал, близкий по значению равновесному водородному потенциалу. Для электродов с оптимальными характеристиками, получили стационарный потенциал, равный 0±1 мВ, что соответствует по значению равновесному водородному потенциалу.
Для выяснения природы наблюдаемого потенциала были изучены поляризационные кривые. Как видно из рис. 13, в атмосфере аргона стационарный потенциал ферментного электрода сильно смещен в положительную область и составляет более 500мВ, а в отсутствии гидрогеназы фоновая реакция электроокисления водорода в наблюдаемой области потенциалов отсутствует и наблюдаются малые фоновые катодные токи (-2 -5- -0.5 мкА/см ).
Рис. 13. Поляризационные кривые окисления-образования водорода на ферментном электроде с иммобилизованной гидрогеназой из Т. roseopersicina: в атмосфере водорода (1), в атмосфере аргона (2), 3 - кривая в атмосфере водорода или аргона в отсутствии активного фермента; t=25C, фосфатный буфер, рН 7.0
Добавление в систему ингибитора гидрогеназы - цианида натрия, приводит также к полному исчезновению электрохимической активности ферментного электрода в атмосфере водорода. Следовательно, наблюдаемый потенциал не связан с окислительно-восстановительными реакциями каких-либо групп в белке и устанавливается только в присутствии водорода. Необходимым условием является также наличие активного фермента.
При положительных потенциалах в атмосфере водорода наблюдаются значительные анодные токи окисления водорода. Однако если потенциал электрода превышает 200 мВ, то стационарные токи не устанавливаются - происходит постоянное снижение величины тока. Например, при потенциале 250 мВ ток снижается более чем на 20% за 10 мин. Возможной причиной этого явления может быть окислительная инактивация гидрогеназы при потенциалах выше 200мВ.
В области отрицательных потенциалов в атмосфере водорода наблюдается катодный ток, который, как показано далее, соответствует выделению водорода. Абсолютное значение этого тока снижается во времени при потенциалах ниже -50мВ, что можно объяснить перевосстановлением фермента при этих потенциалах.
В атмосфере аргона, как видно из рис. 13, эффективное электрокаталитическое выделение водорода происходит только при потенциалах ниже 200мВ, что, как и падение тока окисления водорода в атмосфере водорода при потенциалах выше 200мВ, свидетельствует об окислительной инактивации фермента при потенциалах выше 200мВ. При потенциалах ниже -50мВ, как и в атмосфере водорода, наблюдается падение тока выделения водорода.
Время установления потенциала при изменении задаваемого тока в отсутствие активного фермента составило несколько часов. Время установления потенциала, как в атмосфере водорода, так и в атмосфере аргона в области потенциалов от -50мВ до 200мВ составило для ферментных электродов разной активности от 4 до 60 секунд.
Важной характеристикой топливных электродов, помимо потенциала разомкнутой цепи, является максимальная величина снимаемого тока, достигаемая в нашем случае при 200 мВ (при больших потенциалах стационарные токи не устанавливаются из-за окислительной инактивации фермента). Эти величины (Е0 и JMMC) использовали при оптимизации ферментных электродов. Плотности тока во всех случаях рассчитьшали, используя значения геометрической поверхности электродов.
