对清洁和可持续能源不断增长的需求与生物整合便携式或可植入电子设备的快速发展相结合，刺激了酶（生物）燃料电池（EFC）的相关研究。可再生生物催化剂的使用，丰富的绿色安全和高能量密度燃料的使用，以及在适度和生物相容性条件下工作的能力使得EFC成为下一代可替代能源的候选者。然而，主要挑战（低能量密度、相对低的功率密度、差的操作稳定性和有限的电压输出）阻碍了EFC的未来应用。
青岛大学Aihua Liu、中科院Zhiguang Zhu和法国Elisabeth Lojou团队探索了EFC的基本机制，并提供可行的实用策略和见解来解决这些问题。首先，该综述总结了在EFC中实现高能量密度的方法，特别是使用酶级联来完全氧化燃料。其次，介绍了增加EFC中功率密度的策略，包括增加酶活性、促进电子转移、使用纳米材料和设计更有效的酶-电极界面，讨论了EFCs/超级电容器组合的潜力。此外，评估了一系列改善EFC稳定性的策略，包括使用不同的酶固定方法，调节酶性质，设计保护性基质和使用微生物表面展示酶。最后，强调了改善EFC的电池电压的方法，设想了未来的发展和EFC的前景。
Xinxin Xiao, Hong-qi Xia, Ranran Wu, Lu Bai, Lu Yan, Edmond Magner, Serge Cosnier, Elisabeth Lojou, Zhiguang Zhu, Aihua Liu, Tackling the Challenges of Enzymatic (Bio)Fuel Cells, Chemical Reviews, 2019.
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00115
