Development of low-cost, high-performance air cathodes that enable power-generating wastewater treatment

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04369
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: HIROOKA KAYAKO 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 准教授 (10555098)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 微生物燃料電池 / エアカソード

Outline of Final Research Achievements

The procedure and contents of catalytic electrode fabrication and the type and amount of various additives added to the catalyst were investigated as conditions to improve the air cathode performance of microbial fuel cells. After examining the optimum values for the amount of conductive carbon black as a conductive aid and the amount of PTFE as a binding agent, using an activated carbon catalyst, the cathode dispersed using an ultrasonic homogenizer showed approximately 70% improvement in oxygen reduction performance compared to the cathode prepared by a general method using a platinum catalyst.

Free Research Field

環境工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微生物燃料電池は、脱炭素社会を担う廃水処理技術として早期の実用化が期待されている。しかし近年は、栄養塩の除去・回収や、微生物燃料電池の技術を応用して、微生物に二酸化炭素から有機物を合成させる技術等に関する研究が盛んになっており、微生物燃料電池の発電能力を向上させる研究は停滞気味となっている。本研究は、発電能力に直接影響を与えるカソード性能に関する研究であり、これまで多く行われてきた白金代替触媒の探索などとは異なり、電極化する際の条件を変化させて触媒の性能を最大限に引き出し、エアカソードの性能を高めるという新しい視点の研究である。