非白金水素エネルギー変換系に繋がるヒドロゲナーゼへの生物電気化学的アプローチ

氢化酶的生物电化学方法导致非铂氢能转换系统

• 批准号: 15J02900
• 负责人: 宋 慶盛
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02900/
• 关键词: 非白金水素エネルギー変換系; バイオ電池; 直接電子移動型酵素電極反応; ガス拡散型電極; マルチ銅オキシダーゼ; ヒドロゲナーゼ; カーボンナノチューブ; 酸化的不活性化

本研究の目的は，実用化に資する，白金を含まない水素／酸素バイオ電池を構築することである．昨年度までは，水素酸化極（アノード）と酸素還元極（カソード）の単極性能に焦点を当て，両者の性能を向上させてきた．平成２８年度では，両極ガス拡散型水素／酸素バイオ電池の構築，及び酸素還元酵素であるマルチ銅オキシダーゼ（BOD）の電気化学的反応解析に関する研究を推進した．前者では，これまでの研究を総合することで，“両極ガス拡散型水素／酸素バイオ電池”を構築し，その性能評価を行った．ガス拡散型システムでは，ガス状基質を気相から直接的に取り込むため，溶解度の低い基質（水素や酸素）の供給速度を大幅に向上させることができる．また，水素／酸素バイオ電池にガス拡散型システムを導入した例はこれまでになく，世界で初めての試みである．本成果は，J. Mater. Chem. A誌に掲載済みである．後者では，バイオ電池において，酸素還元触媒として働く酵素特性の理解を更に深める研究を行った．カソード酵素であるBODは，熱力学的過電圧が小さい上に，触媒活性が高い特徴を有するため，世界中で幅広く利用されている．そのため，カソードにおけるBODの反応機構をより詳細に理解することは，様々なバイオ電池の更なる性能向上に大きく寄与する．そこで，触媒電流が大きい条件におけるBODの電気化学的反応解析式を考案し，各種電極における測定結果を解析した．本成果は，J. Electroanal. Chem.誌に掲載済みである．

The purpose of this study is to construct a battery containing platinum. In the past year, the performance of the water element acidizing electrode and the acid reducing electrode has been improved. In 2008, the research on the construction of a battery of dispersed water and acid and the electrochemical analysis of acid reducing enzymes (BOD) was promoted. The former is a comprehensive study of the construction of a "cathode type water/acid battery" and its performance evaluation. In the case of dispersion, the supply rate of the matrix (water and acid) with low solubility is greatly increased. The water/acid ratio of the battery is higher than that of the battery, and the dispersion of the battery is higher than that of the battery. This work is contrary to J. Mater. Chem. A.. The latter is the case with the understanding of the properties of the enzyme. The enzyme BOD, the thermodynamic overvoltage, the catalytic activity, the characteristics, and the wide utilization of the enzyme in the world. For example, if you want to improve the performance of a battery, you can improve the performance of the battery. The analytical formula of BOD electrochemistry was investigated and the results of various electrode measurements were analyzed. This result is written by J. Electroanal. Chem.

项目成果

Bioelectrochemical analysis of thermodynamics of the catalytic cycle and kinetics of the oxidative inactivation of oxygen-tolerant [NiFe]-hydrogenase

耐氧[NiFe]-氢化酶催化循环热力学和氧化失活动力学的生物电化学分析

• DOI: 10.1016/j.jelechem.2016.02.009
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Electroanalytical Chemistry
• 影响因子: 4.5
• 作者: Keisei So;Rui Hamamoto;Ryosuke Takeuchi;Yuki Kitazumi;Osamu Shirai;Ryohei Endo;Hirofumi Nishihara;Yoshiki Higuchi;Kenji Kano
• 通讯作者: Kenji Kano

Analysis of factors governing direct electron transfer-type bioelectrocatalysis of bilirubin oxidase at modified electrodes

修饰电极直接电子转移型胆红素氧化酶生物电催化的影响因素分析

• DOI: 10.1016/j.jelechem.2016.10.062
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Electroanalytical Chemistry
• 影响因子: 4.5
• 作者: Keisei So;Yuki Kitazumi;Osamu Shirai;Kenji Kano
• 通讯作者: Kenji Kano

Dual Air-Diffusion Membrane- and Mediatorless Dihydrogen/Air-Breathing Biofuel Cell Operating at Room Temperature

室温下运行的双空气扩散膜和无介质氢气/呼吸空气生物燃料电池

• DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.10.030
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Power Sources
• 影响因子: 9.2
• 作者: Hong-qi Xia;Keisei;So;Yuki Kitazumi;Osamu Shirai;Koji Nishikawa;Yoshiki Higuchi;Kenji Kano
• 通讯作者: Kenji Kano

水素酸化触媒ヒドロゲナーゼにおける電流ー電圧曲線へのこだわり

关注氢氧化催化剂氢化酶中的电流-电压曲线

• 发表时间: 2015
• 作者: Keisei So;Yuki Kitazumi;Osamu Shirai;Koji Nishikawa;Yoshiki Higuchi;Kenji Kano;佐々木聡;宋 慶盛，北隅優希，白井 理，加納健司;佐佐木聰;宋慶盛，北隅優希，白井理，樋口芳樹，加納健司
• 通讯作者: 宋慶盛，北隅優希，白井理，樋口芳樹，加納健司

直接電子移動型酵素の配向制御解析に及ぼす物質拡散効果の危険性

材料扩散效应对直接电子转移酶定向控制分析的危险

• 发表时间: 2016
• 作者: Keisei So;Maki Onizuka;Takuji Komukai;Yuki Kitazumi;Osamu Shirai;Kenji Kano;佐々木聡;宋 慶盛，北隅優希，白井 理，加納健司
• 通讯作者: 宋 慶盛，北隅優希，白井 理，加納健司