《一种新的使用改良的生物燃料电池的自供电时间温度积分器(TTI)用来进行食品质量监测》

  • 来源专题:食物与营养
  • 编译者: 潘淑春
  • 发布时间:2016-06-08
  • A self-powered time-temperature integrator (TTI) was developed by modifying a biofuel cell and characterised in terms of kinetics and temperature dependency. The TTI was composed of two immobilised enzyme electrodes, (+) and (−), and a cavity containing substrates. The enzymes (laccase and glucose oxidase), mediators (methylene blue, 8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid hydrate, ferrocenium hexafluorophosphate, 4,4-sulfonydiphnol) and stabilisers (pyrrole) were immobilised on a glassy carbon electrode by electrodeposition by applying a square wave (10 s at 4 V then 3 s at 0.5 V) for 180 cycles. The primarily measured output voltage, which corresponds to a rate of food quality change, was mathematically converted to a secondary variable, its integral value, representing the food quality level. The temperature dependency of the self-powered TTI was modified by using sodium azide, and the shelf-life of TTI could be adjusted to match that of the food product by changing glucose concentrations. The optimum Arrhenius activation energy was found to be 78.22 kJ/mol with a sodium azide concentration of 0.02 M and the glucose concentration at the maximum (5.05 M), it used continuously for 7 days at 25 °C. Through a case study with milk, the novel TTI was found to accurately detect milk quality changes. The self-powered TTI can be utilised as an intelligent versatile sensor in the food distribution system with an appropriate IT platform. In particular, if the TTI is incorporated with RFID tag, we will see a new generation of smart RFID tag for intelligent food packaging.

相关报告
  • 《确保食品安全:使用微流体进行质量监测》

    • 来源专题:食物与营养
    • 编译者:niexiuping
    • 发布时间:2017-05-30
    • 本综述介绍了使用微流控方法进行食品安全监测领域的最新进展。还讨论了微流体的挑战和未来前景。微流体和微流体分析装置为快速有效地检测食源性病原体,过敏原,毒素,重金属,农药残留物,添加剂和其他化学和物理污染物提供了新的途径。便携性,小型化和样品/试剂体积显着降低使微流控技术成为现场使用的理想选择,特别是在资源有限的领域。v
  • 《科学家为下一代燃料电池发现一种新的质子导体》

    • 来源专题:新能源汽车
    • 编译者:王晓丽
    • 发布时间:2023-06-09
    • 来自东京理工大学的科学家报告说,发现Ba2LuAlO5是一种有前途的质子导体,为质子陶瓷燃料电池描绘了一个光明的前景。实验表明,这种新型材料即使没有任何额外的化学修饰,也具有非常高的质子导电性,分子动力学模拟揭示了其根本原因。这些新的见解可能为更安全和更有效的能源技术铺平道路。 当谈及可持续性时,一个社会产生能源的方式是一些最重要的考虑因素。渴望最终取代煤炭和石油等传统能源,世界各地的科学家正试图开发安全和更有效地生产能源的环保技术。其中,自20世纪60年代以来,燃料电池作为一种直接从电化学反应中生产电力的有前途的方法,一直在稳步获得关注。 然而,基于固体氧化物的典型燃料电池有一个明显的缺点,即它们在高温下工作,通常超过700℃。这就是为什么许多科学家把重点放在质子陶瓷燃料电池(PCFCs)上。这些电池使用特殊的陶瓷来传导质子(H+),而不是氧化物阴离子(O2-)。由于质子陶瓷燃料电池的工作温度在300至600°C之间,因此与大多数其他燃料电池相比,质子陶瓷燃料电池能够以较低的成本确保稳定的能源供应。不幸的是,目前只有少数具有合理性能的质子导电材料是已知的,这减缓了该领域的进展。 后来,该团队试图找出这一特性的根本原因。通过分子动力学模拟和中子衍射测量,他们了解到Ba2LuAlO5的两个重要特征。首先,与其他类似材料相比,这种氧化物吸收了大量的水(H2O),形成Ba2LuAlO5*xH2O(x=0.50)。这种大量的吸水,发生在两个对立的AlO4四面体层内,是由于六边形紧密堆积的h'BaO层内有大量的固有氧空位而实现的。反过来,氧化物较高的水含量通过各种机制增加其质子导电性,如较高的质子浓度和增强的质子跳跃。 第二个重要特征与质子如何在Ba2LuAlO5中移动有关。模拟显示,质子主要沿着LuO6层的界面扩散,这些界面形成立方体紧密堆积的c BaO3层,而不是通过AlO4层。这一信息可能对寻找其他质子导电材料至关重要,正如Yashima所解释的:"我们的工作提供了新的设计准则,为未来开发更高性能的质子导体开辟了未曾探索过的途径。" 研究人员期望在接下来的研究中找到基于Ba2LuAlO5的其他质子导电材料。"通过修改Ba2LuAlO5的化学成分,可以预期质子导电性的进一步改善,"Yashima教授评论说,"例如,与包晶石相关的氧化物Ba2InAlO5也可能表现出高导电性,因为其结构与Ba2LuAlO5相当相似。" 为了应对这一挑战,一个研究小组,包括来自日本东京工业大学(Tokyo Tech)的Masatomo Yashima教授,一直在寻找用于PCFCs的良好质子导体候选材料。在他们发表在《通信材料》上的最新研究中,该团队报告了Ba2LuAlO5的显著特性,这是一种新的六方包晶石相关氧化物,为质子传导提供了有趣的见解。 Yashima及其同事发现了Ba2LuAlO5,同时专注于寻找具有大量内在氧空位的化合物。这是因为以前的研究结果强调了这些空位在质子传导中的重要性。在Ba2LuAlO5样品上的实验显示,这种材料在低温下具有很高的质子传导率--在487℃时其传导率为10-2 S cm-1,在232℃时为1.5×10-3 S cm-1--即使没有额外的化学细化,如掺杂。