생물연료전지(BFC)는 생화학적 에너지를 전기로 전환하는 친환경적 경로를 제공한다. 그러나 생물연료전지의 성능은 효소의 불충분한 고정화뿐 아니라 효소 전극 내에서의 제한된 전자전달로 인해 저해된다. 환원·산화 매개체(RM)를 효소 층에 통합하면 전자전달이 향상되어 BFC 성능을 개선하는 것으로 보고되었으나, 지난 10년간의 발전은 정체기에 접어들었다. 본 연구에서는 전자전달이 강화된 RM 층을 활용하는 새로운 전략을 통해 실현된 주요한 돌파구를 제시한다. 이웃한 RM 사이에 공유결합으로 연결된 금속 나노입자는 전자전달을 전반적으로(ubiquitously) 촉진한다. 전자전달 특성은 RM 층 자체 내에서뿐 아니라 포도당 산화효소(GOx)/호스트 전극 및 GOx/GOx 계면에서도 향상된다. 이는 효소성 양극에서 현저한 성능 향상으로 이어진다. 혁신적인 양극과 Pt 기반 음극을 결합한 하이브리드 BFC는 높은 출력(각각 10 및 300 mmol L−1 포도당에서 2.3 및 8.5 mW cm−2)과 우수한 운전 안정성(각각 10일 및 1개월 후 약 80% 및 47%의 출력 유지율)의 인상적인 조합을 보이며, 지금까지 보고된 모든 BFC보다 유의미한 수준으로 우수함을 입증한다.

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