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Development of a high performance microorganism-enzyme hybrid fuel cell based on polarization improvement

Research Project

Project/Area Number 16K06880
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionOsaka Prefecture University College of Technology

Principal Investigator

NISHIOKA Motomu  大阪府立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40304034)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉浦 公彦  大阪府立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00249814)
Research Collaborator NODA Tatsuo  
Project Period (FY) 2016-10-21 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsバイオ燃料電池 / バイオマス / グリセリン / 電極反応 / 電気化学 / 微生物 / 酸化還元酵素 / 電気培養 / 応用生物電気化学
Outline of Final Research Achievements

We aimed to construct a reaction system that processes waste glycerol from biodiesel production and converts it into electrical energy using a microbial fuel cell. The effects of the anode catalyst (microorganisms), electrode structure, and the proton exchange membrane on power generation were examined based on the polarization characteristics from the current-voltage curve, and the two-cylinder type glycerol microbial fuel cell was fabricated.
When the cathodic reaction system was changed from an oxidant (potassium ferricyanide) to a platinum catalyst or an enzyme catalyst, the power generation ability of the glycerol microbial fuel cell was maintained, indicating that a hybrid microorganism fuel using microorganisms in the anode tank and an enzyme in the cathode tank works well.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイオディーゼル生産に伴う廃グリセリンの処理を可能とする微生物燃料電池システムの開発を行った.既存の有機廃棄物の処理とエネルギー回収を行う方法は,嫌気発酵によるバイオガス生産が主流であるが,新しい選択肢として微生物燃料電池により直接電気エネルギーへ変換する方法を提案できた.また微生物燃料電池の性能向上を目指す上で,分極特性の評価に基づくシステムの最適化,有機物を分解し電子を取り出すアノード槽反応に微生物を利用し,電子を還元するカソード槽反応に酵素を用いるハイブリッド型微生物燃料電池を提案した.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Development of Microbial Fuel Cells Utilizing Glycerol as a Sole Carbon Source2018

    • Author(s)
      Motomu Nishioka, Hiroki Den, Tatsuo Noda, Kimihiko Sugiura
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 83 Issue: 1 Pages: 137-143

    • DOI

      10.1149/08301.0137ecst

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] グリセリン微生物燃料電池の電極構成要素が出力に与える影響について2019

    • Author(s)
      辰本浩司、野田達夫、杉浦公彦、西岡 求
    • Organizer
      日本高専学会第25回年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] グリセリン微生物燃料電池におけるカソード反応系2019

    • Author(s)
      野田美瑠季、野田達夫、杉浦公彦、西岡 求
    • Organizer
      日本高専学会第25回年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] βーシクロデキストリンの包接作用を利用したバイオセンシング法の検討2018

    • Author(s)
      松井響平、中井裕也、濱田勇人、小山晃弘、西岡 求、野田達也
    • Organizer
      日本高専学会第24回年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] カソード型酵素機能電極の開発とその応用2018

    • Author(s)
      高尾隼空、松井響平、西岡 求、野田達夫
    • Organizer
      第3ブロック専攻科研究フォーラム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 複合酵素膜電極を用いたバイオ論理ゲートの構築2017

    • Author(s)
      高尾隼空、西岡 求、野田達夫
    • Organizer
      日本高専学会第23回年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Development of microbial fuel cells utilizing glycerol as a sole carbon source2017

    • Author(s)
      Motomu Nishioka、Hiroki Den、Tatsuo Noda、Kimihiko Sugiura
    • Organizer
      2017 Fuel Cell Seminar & Energy Exposition
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 種々の微生物を用いた微生物燃料電池の出力特性2017

    • Author(s)
      森田 楓, 川口 彩, 西岡 求, 野田達夫, 杉浦公彦
    • Organizer
      第19回化学工学会学生発表会(豊中大会)
    • Place of Presentation
      豊中
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 汎用酵素を用いたバイオ論理ゲートの構築2017

    • Author(s)
      高尾隼空, 西岡 求, 野田達夫
    • Organizer
      第19回化学工学会学生発表会(豊中大会)
    • Place of Presentation
      豊中
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-10-24   Modified: 2020-03-30  

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