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カーボン系非白金酸素還元触媒のバイオ電気化学デバイスへの展開

生物电化学装置中碳基非铂氧还原催化剂的开发

基本信息

批准号：
22K18912
负责人：
辻村清也
金额：
$ 4.16万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

白金にかわる炭素系の触媒の中性pHの緩衝液中での挙動を研究し，触媒を集電体上に担持させるバインダーの影響について明らかにした。特性の異なる3種のバインダーを用いて検討した。バインダーの特性により，反応開始電位，低い過電圧における触媒活性に大きな違いが観測された。さらに，中性ｐH，常温という環境での触媒活性を引き出すための添加剤，電極組成を検討した。また，同時に炭素系触媒の応用先として，微生物燃料電池と酵素型燃料電池への応用を検討した。前者についてはテフロンによる撥水加工を施したカーボンクロスへ触媒を先述のバインダーを用いて担持し，空気拡散型カソードを開発した。微生物や微生物培地などが触媒に及ぼす影響，特に作動安定性，触媒被毒を検討した。長期安定性について継続して検討を行っている。また，後者については，酵素型バイオ燃料電池をベースにしたディスポーザブルバイオセンサへの応用を検討した。グルコースを酸化するアノード反応を卑側の電位で進行させることで，炭素系触媒の利用を可能にした。ポテンショスタットを用いることなく，数マイクロリットルのサンプルに含まれるグルコースを，電池の短絡電流を計測することが定量することのできるディスポーザブルグルコースセンサを発表した。これまで酵素カソードでないと十分な性能を発揮させることが難しかったが，炭素系触媒も利用することできることを明らかにし，今後の応用の範囲を拡大させることに成功させた。

Study on the movement of platinum catalyst in neutral pH buffer solution, and the influence of catalyst on current collector The characteristics of the three different types of equipment are discussed in the middle of the application The characteristics of the catalyst are as follows: reverse onset potential, low overvoltage, high catalyst activity, and low temperature. At present, neutral pH, normal temperature and medium environment, catalyst activity, additive, electrode composition are discussed. At the same time, the application of carbon-based catalysts is discussed, and the application of microbial fuel cells and enzyme-based fuel cells is discussed. The former is supported by the former and the latter by the latter. Microorganisms and microbial cultures are affected by catalysts and toxins, especially in terms of stability and toxicity. Long-term stability is a problem. The latter is the case with enzyme-type fuel cells. The carbon catalyst can be used in the process of acidification. For example, if a battery is used, the battery will not be able to measure the current. The carbon catalyst is used in the future.