微生物燃料電池発電における熱流動に関する実験研究

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前年度に行った酵母を用いる微生物燃料電池の実験装置製作ならびに予備的な発電実験の結果について検討を進めたところ,酵母の好気呼吸によって生じると考えられる起電力と実測値との不一致がみられた.この理由について検討するために,グルコースを基質とする場合の代謝について実験を行い,生成されるエタノールを分離することにより酸素溶存条件の液槽内で生ずる好気呼吸と嫌気呼吸との割合を調査した。投入したグルコース量と生成するエタノールの量から,嫌気呼吸の割合が6割程度であることが分かった.そこで,好気呼吸とメディエータの組み合わせではなく,アルコール発酵を生かした発電方式とする方が望ましいと考え,酵母によるエタノール生成と直接エタノール燃料電池との組み合わせによる電力抽出の可能性についての検討へと課題をシフトすることとした.直接エタノール燃料電池については世界的にみても研究段階に留まっていることから,本研究では,直接メタノール燃料電池を代替として利用した.3.0[w%]のエタノール水溶液による予備発電実験を実施し,発電が可能であることを確認した上で,酵母による発酵液(エタノール濃度5.3[w%])を直接供給して発電実験を行ったところ,液温30[oC]において最大で0.25[mW/cm2]程度の出力が得られることが分かった.また,恒温槽を用いて温度の影響を調べたところ,温度が高いと出力が大きくなる傾向があることが確認できた,さらに,燃料電池としての性能を支配する要因を明らかにすべくサイクリックボルタンメトリーによる電気化学計測を行ったが,電池反応のメカニズムの詳細を明らかにしうるような顕著な特性を見出すことはできなかった.本年度は学会等での発表を行えるような成果を得ることができなかったが,本研究の実施を通じて多くの研究課題を抽出できることができたので,今後の研究へ生かしたい.