| 研究課題/領域番号 |
16J08220
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 研究分野 |
応用生物化学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
阪井 研人 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2017年度)
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| 配分額 *注記 |
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
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| キーワード | 再生可能エネルギー / 二酸化炭素還元 / ギ酸イオン/酸素バイオ燃料電池 / メディエータ電子移動型酵素電極反応 / 酸化還元ポリマー / 直接電子移動型酵素電極反応 / 金ナノ粒子 / 多孔性炭素電極 / バイオ電池 / ガス拡散型電極 / 多孔質炭素電極 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，ギ酸/二酸化炭素対の生物電気化学的相互変換系を構築し，炭素数１の化合物の酸化還元反応を軸とした新規エネルギー戦略を提言することである．前年度では，タングステン含有ギ酸脱水素酵素(FoDH1)を用いた高効率なギ酸イオン酸化・二酸化炭素還元極の構築に成功した．平成29年度では，FoDH1を用いたギ酸イオン/酸素バイオ燃料電池の構築および FoDH1の直接電子移動型(DET型)反応の観測に適した新規電極の作製と，FoDH1の特性評価を行った．
前者において，前年度の結果に基づいてバイオ燃料電池の電極設計を行った．ギ酸イオン酸化極としてFoDH1とビオロゲンポリマー(VP)を利用した．酸素還元極では，触媒として酸素の４電子還元を触媒する酵素であるビリルビンオキシダーゼ(BOD)を用いた．このとき，溶解度の低い酸素を用いるため，気相の酸素を直接利用可能なガス拡散電極を利用した．また 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，（ABTS）を酵素－電極間の電子伝達を仲介させた．性能評価の結果，世界最高出力密度となる12 mW cm-2を達成した．本出力密度は，市販されている太陽電池の出力密度（10~20 mW cm-2）に匹敵しており，本バイオ電池は実用化に資すると考えられる．本成果は，ACS Catal.誌に掲載済みである．
一方，FoDH1のDET型反応活性の向上を志向して，その足場となる新規電極を作製し，測定結果を解析した．具体的には，金ナノ粒子を修飾した多孔質炭素電極を開発し，大幅な触媒電流の上昇を達成した．また，得られた電流―電圧曲線を簡便に解析する手法を考案し，FoDH1の電極反応サイトの同定と，その酸化還元電位の評価を行った．本成果は，Electrochem. Commun.誌に掲載済みである．
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| 現在までの達成度 (段落) |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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