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非水系バイオ燃料電池の構築

非水生物燃料电池的构建

基本信息

批准号：
08J09094
负责人：
村田賢一
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09094/
关键词：
バイオ燃料電池直接電子移動反応金ナノ粒子イオン液体

项目摘要

本研究では先ず、非水系バイオ燃料電池の構築に先立って、水系におけるバイオ燃料電池の高出力化を目指した。酵素の多量固定化とそれによる酵素バイオ燃料電池の出力向上を目的として、高い実効面積を有する金ナノ粒子修飾電極を作製した。その電極上ヘフルクトース脱水素酵素とビリルビン酸化酵素をアノード及びカソード触媒としてそれぞれ固定化し、フルクトース/O_2型バイオ燃料電池を構築した。この酵素バイオ燃料電池の電極反応は、アノードとカソードいずれも酵素-電極間の直接的な電子移動(DET)反応に基づくものであり、メディエーターやセパレーターを必要とせず、非常にシンプルなセル設計での発電が可能であるという特徴がある。フルクトースが溶解したpH6の緩衝液中において発電特性を評価した結果、溶液を攪拌させた条件において、開回路電位は720mV、最大電流密度は4.9mAcm^<-2>、最大電力は0,87mWcm^<-2>(300mVにおいて)となり、DET型のバイオ燃料電池としては非常に高い出力を得ることに成功した。12時間連続で発電させた場合においても、初期発電量の85%を維持しており、酵素を固定化した金ナノ粒子修飾電極は高い安定性を有していることが明らかとなった。次に、非水系バイオ燃料電池を構築するため、イオン液体中での酵素の電極反応について検討した。その結果、アニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルフォニル)イミド(TFSI)を有する数種のイオン液体中に微少量の水を添加した際に、ビリルビンオキシダーゼのDET反応が観測されることが明らかとなった。電気化学測定の結果、ビリルビンオキシダーゼは、水中と同様に、イオン液体中でも酸素の四電子還元反応を触媒していることが明らかとなった。

In this study, the fuel cell of the non-water system, the fuel cell of the non-water system, the fuel cell of the water system, the fuel cell of the non-water system and the fuel cell of the water system. A large number of enzymes are immobilized, and the fuel cell is used to improve the performance of the fuel cell. In the high temperature range, there are metal metal particles in the high temperature range. On the electrode, the dehydrase, the dehydrase, the acidifying enzyme, the acidase, the catalyst, the immobilization, the fuel cell, the O2 fuel cell, the fuel cell. In the fuel cell of the fuel cell, there is a negative response to the use of enzymes in the fuel cell, an enzyme in the fuel cell, a device in the cell, an enzyme in the fuel cell, an enzyme in the cell, an enzyme in the The performance test results of the ambient temperature characteristic of the solution mixed with pH6, the open-loop voltage 720mV, the maximum current density of 4.9mAcm ^ & lt;-2>, the maximum power of 0,87mWcm ^ & lt;-2> (300mV generator), the very high output of the fuel cell fuel cell of the Det type fuel cell, and the very high temperature output of the Det diesel fuel cell have been successfully tested. The 12-time connection equipment is used to maintain the temperature of 85% of the initial power supply, and the enzyme immobilized metal particles are used to improve the stability. The secondary and non-aqueous fuel cell fuel cell has a negative effect on the concentration of trypsin in the liquid. The results show that there are several different kinds of liquid in the TFSI system, which contains a small amount of water in which a small amount of water is added. The results show that the DET does not change the quality of the liquid. The results of the electrochemical determination, the results of the electrochemical determination, the results of the determination of the results of the electrochemical determination, the results of the determination of the results of the electrochemical determination, the results of the determination of the results of the electrochemical determination, the results of the determination of the results of the electrochemical determination, the results of the determination of the results of the electrochemical determination, the results of the determination of the results of the electrochemical determination, the results of the determination of the results of the electrochemical determination, the results of the electrochemical determination