| Project/Area Number |
22K18912
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
難波江 裕太 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (40514881)
四反田 功 東京理科大学, 創域理工学部先端化学科, 准教授 (70434024)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
|
|---|
| Keywords | 酸素還元触媒 / 燃料電池 / 酵素 / 微生物 / バイオ燃料電池 / 水処理 / 血糖計測 / 触媒 / バイオ電池 / 微生物電池 / バイオセンサ / 非白金 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
バイオ電気化学応用に適したカーボン系非白金触媒反応系を開発する。様々な生体環境を模擬した電解液での，触媒の活性評価を行い，触媒機能に影響を及ぼす要因を明らかにし，触媒の改良を行う。さらに触媒機能を保護する機能性高分子膜を開発する。新触媒系の開発は、バイオ発電のみならず，自己駆動型センサバイオ電気化学デバイスの実現に貢献し、環境、エネルギー、健康・ヘルスケア、医療など幅広い分野での応用が期待される。
|
| Outline of Final Research Achievements |
This study addresses the challenge of power supply in bioelectrochemical devices by developing self-powered devices that do not require external energy sources. To promote the oxygen reduction reaction at higher potential than the anode, iron-nitrogen-carbon catalysts were used, and polytetrafluoroethylene was adopted as the optimal binder at neutral pH. In microbial fuel cells, a stable and highly active air-diffusion cathode was developed by supporting the catalyst on a water-repellent carbon cloth. In enzymatic biofuel cells, a self-powered blood glucose monitoring chip sensor was realized. These findings demonstrate that designing an appropriate catalyst environment enables high activity even in physiological conditions, allowing for a wide range of applications.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
中性ｐHでの酸素還元反応の性能向上は、外部電源不要の自立駆動型バイオ電気化学デバイスの開発に直結し、環境に優しく、持続可能なエネルギー技術の確立に貢献する。微生物燃料電池や酵素バイオ燃料電池の実用化は、遠隔地や資源の乏しい地域での電力供給やヘルスケアに革命をもたらす。特に、自己駆動型血糖測定チップは、自己健康管理を支援し、医療コストの削減と生活の質の向上に繋がる。これらの技術革新は、エネルギー、環境、医療分野での持続可能な発展に大きく寄与する。
|
