2010 Fiscal Year Annual Research Report
高効率型微生物燃料電池における微生物共生システムの解明
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22310045
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
二又 裕之 静岡大学, 工学部, 准教授 (50335105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 厚範 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (70295723)
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| Keywords | 微生物燃料電池 / 微生物生態系 / 種間水素伝達系 / 生ゴミ分解 / 低炭素循環型社会 |
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| Research Abstract |
H22年度では、新膜電極複合体の性能評価と合わせて微生物燃料電池(MFC)の発電特性と電気生産関連微生物生態系との関係性について解析を実施した。
微生物燃料電池の内部抵抗を下げるためにも、できるだけ薄いプロトン交換膜を用いる必要がる。そこで研究分担者によって膜厚の異なる新膜電極複合体を複数作成し評価した。その結果、予想に反し、既存のNafion 117膜を用いた方がMFCの性能が良かった。その原因を探るため電子顕微鏡で膜を観察したところ微小な空隙が観察された。即ち、新膜電極複合体を設置したMFCでは負極槽内を嫌気状態に保立てなかったことが、低発電効率に至った原因と考えられた。
Nafion 117膜を設置したMFCでは、電流電圧曲線の解析結果から、徐々に電気化学的性能の向上が観察された。即ち、培養34日目と168日目を比較すると最大電流密度は43mAm^<-2>_<anode>から2.2Am^<-2>_<anode>へ、最大出力は0.12Wm^<-3>から7.4Wm^<-3>へと向上した。この変化を理解するため、負電極表面上のバイオフィルム、懸濁液および生ゴミ分解槽液の微生物群集構造をDGGEおよび16SrRNA遺伝子クローンライブラリー解析を実施した。
その結果、それぞれの群集構造は異なることが示された。また、培養日数の長期化に伴い、MFC負極槽内の微生物群集構造は、ある特定の生態系へとシフトしていくことが示された。
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