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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。

Research on the use of platinum carbon-based catalysts in neutral pH buffers, Catalyst and current collector are responsible for the influence of the catalyst on the current collector. Characteristics of 3 different types of のバインダーを use いて検した. The characteristics of the バインダーのにより, the reaction starting potential, the low overcurrent voltage, the catalytic activity, and the large きなviolation いが観 test された.さらに, neutral pH, room temperature and という environment でのcatalytic activity を lead out すための additives, electrode composition を検 Discussion した. At the same time, carbon-based catalysts are used first, and microbial fuel cells and enzyme-type fuel cells are used first. The former についてはテフロンによるwater-repellent processing を时したカーボンクロスへcatalystをThe のバインダーを is held by the いて first, and the カソードをopens the した of the empty 気拡 scattered type. Microorganisms are affected by microbial soils and catalysts, and are particularly stable in action, even if the catalyst is poisoned. The long-term stability is the same as the long-term stability.また, the latter については, enzyme type バイオ fuel cell 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した. The acidification of グルコースを acidification is carried out by the reaction potential of the lower side, and the utilization of carbon-based catalysts is possible.ポテンショスタットを Use いることなく, count マイクロリットルのサンプルにまれるグルコースを, electric The measurement and measurement of short-circuit current in the pool is a quantitative measurement of the short-circuit current in the pool.これまでEnzyme カソードでないと Very good performance を発 WAI させることがしかったが, carbon catalyst もUtilize the することできることを明らかにし, and use the のfan囲を大させることに to succeed in the future.