CO2直接供給型バイオカソード微生物燃料電池による高速メタン変換・循環システム

采用CO2直供生物阴极微生物燃料电池的高速甲烷转化循环系统

基本信息

批准号：
21H04936
负责人：
多田千佳
金额：
$ 24.29万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

CO2直接供給型のバイオカソード電極として白炭を活用したゲル電極を作成し、メタン菌の付着状況について確認してきたが、アノード側のメタン菌付着もMFCの電子供給律速になっていると考え、アノード電極の表面処理を行い、メタン菌の付着を抑制する電極を作成した。それらのセミウェット型白炭バイオカソード電極とメタン菌付着抑制型のアノード電極を合わせたMFCを作成し、運転を行なった結果、アノードのメタン菌付着抑制の効果がみられた。また、カソード電極の方では、今後の簡易な電極作成、自在な造形を可能にするために、ゲル電極の3Dプリントについて検討した。その結果、0.4-2mmのライン範囲で、12層まで積層できた。さらに、その造形物でメタン活性を得ることができた。このように、メタン菌を含む3Dプリント造形物でメタン菌をプリントし、その活性を得たのは初めての結果であり、今後、より細かい造形を可能にする方法、また、電極としての性能を高める工夫を行う。この他、電極基材の導電性物質について、高効率かつ木質由来のサステナブルカソードの作製を行った。具体的には、二酸化炭素を吸着しやすくするために、木炭を二酸化炭素で賦活し、比表面積を増大させた。さらに、オートクレーブ中の水熱反応場でアミノ基を付加させるプロセスを行った。結果として、アミノ基が活性炭表面に付与され、メタン菌による二酸化炭素からメタンへの変換速度が増大した。本年度は、本プロセスをさらに精緻化させ、メタン菌カソードMFCへと応用していく予定である。

我们使用白色木炭作为直接供应的生物学电极电极创建了凝胶电极，并确认了甲烷细菌的粘附，但是认为甲烷细菌在阳极侧的粘附也是电子供应速率的MFC，因此我们对阳极电极的表面处理进行了对电极的表面处理，从而抑制了抑制甲烷甲烷的电极。制备了MFC，其中这些半湿的白色木炭生物学电极和阳极电极抑制了抑制甲烷细菌的粘附，并进行了操作，并抑制观察到阳极粘附的效果。此外，就阴极电极而言，我们检查了对凝胶电极的3D打印，以实现简单的电极创建和将来的柔性设计。结果，在0.4-2mm的线范围内将多达12层的层压板层压。此外，从形状物体获得甲烷活性。这是第一次将甲烷细菌印刷在包含甲烷细菌的3D印刷物体上，并以这种方式获得，将来我们将实施能够实现更精细设计并改善电极性能的方法。此外，为电极底物的导电材料产生了从木材中得出的高效和可持续的阴极。具体而言，为了使二氧化碳更容易吸附，用二氧化碳激活木炭以增加特定的表面积。此外，还进行了一项过程，以在高压釜中的热液反应场中添加氨基。结果，将氨基组应用于活化碳的表面，从而提高了甲烷细菌的二氧化碳转化率。今年，我们计划进一步完善此过程，并将其应用于甲烷细菌阴极MFC。