2015 Fiscal Year Annual Research Report
印刷型ウェアラブルバイオ燃料電池の開発とマルチインピーダンス解析
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26820364
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
四反田 功 東京理科大学, 理工学部, 講師 (70434024)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイオ燃料電池 / ウェアラブル / 紙基板 / 自己駆動型センサ / スクリーン印刷 / 汗 / 尿糖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオ燃料電池とは，酵素を電極触媒に利用し，糖やアルコールさらには有機物廃液などのバイオマス資源を燃料とし直接発電する発電デバイスである．酵素反応は反応物に選択性があるため，他の燃料電池と比較して燃料のクロスオーバーといった問題は少ない．また，シンプルな構造で，室温での作動が可能である，安全性が高いといった利点がある．酵素は工業的に生産可能であり，資源という観点からも環境に優しい．携帯電子機器の電源，生体内埋め込み型医療デバイス用電源，ナノスケール機械のバイオ分子電池といった次世代型電源として，情報，通信，環境，医療といった分野での活躍が期待される．
本研究では，紙を利用した印刷型ウェアラブルバイオ燃料電池の開発を行った．燃料としては，尿中の糖もしくは発汗によって体外に放出される乳酸を利用するものを目指した．
前年度は，出力向上のためにMgO鋳型粒子を用いたバイオカソードの作製を行い，バイオ燃料電池の出力が大きく向上することがわかった．また，糖としてグルコースを燃料とするバイオ燃料電池アレイを試作し，起電力2.65 V, 最高出力350 Wを達成した．
本年度は，MgO鋳型炭素を用いた多孔質炭素インクを用いたおむつ搭載型および絆創膏型のウェアラブルバイオ燃料電池を開発した．単セルの出力評価を行った結果，アノードをKB，カソードをMgOCで作製した電極で組み合わせた電池が一番高い出力を得られることがわかった．次に，最適化した反応部を用いておむつ電池を作製し，100 mMグルコース溶液を電池の中心部に5 mLキャストし測定を行ったところ，起電力3.2 V，最高出力600 uWが得られた．また，電池の出力の無線伝送試験に成功した．
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