• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高機能グルコース-空気生物燃料電池の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18655078
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 機能材料・デバイス
研究機関熊本大学

研究代表者

谷口 功  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (90112391)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2006年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード酸素反応 / 生物・生体工学 / ナノ材料 / 燃料電池 / 表面・界面物性 / 生体機能利用 / 糖 / バイオリアクター
研究概要

本研究では、これまで、出力電流が小さいことが主な原因となって注目度が低かった、グルコース-空気生物燃料電池について、実用レベルの出力を有する電池を開発作製ことを目的とした。すなわち、ナノ材料と組み合わせた良好な特性を有する触媒機能電極を作製し、グルコース-空気生物燃料電池を新しい実用可能な燃料電池とするための研究を進めた。その結果、以下の結果を得た。
1、カーボン繊維材料を電極基盤とし、さらにカーボンナノ材料を用いて、その上に酵素を固定化することで、グルコース酸化用のミリアンペア/cm^2レベルの出力を有する電極を作製した。
2、カーボンフェルト電極に、CNT(カーボンナノチューブ)やカーボンナノ粒子等のナノ材料を組み合わせることで、ビリルビン酸化酵素の直接電子移動反応(メディエーターレス)による酸素還元が可能であることを示した。一方、グルコース酸化においては、カーボンナノチューブ修飾電極上で、グルコース酸化酵素の直接電子移動によるグルコースの省エネルギー的酸化(-0.4Vvs.Ag/AgCl付近から)反応が可能で有ることを明らかにした。
3、さらに、改良型として、金ナノ粒子をカーボン繊維に担持して、その金表面をプロモーター機能分子で修飾することで、フルクトース脱水素酵素の直接電子移動型電極の作製に成功した。
4、これらの機能電極の作製と電池構成上の工夫によって、グルコース-空気生物燃料電池及びフルクトース-空気生物燃料電池について、出力電圧0.6〜0.8V、電流出力1〜2mA/cm^2、以上、出力電力0.5〜1mW/cm^2以上の生物燃料電池を作製した。このことによって、グルコース-空気およぶフルクトース-空気生物燃料電池を作製するとともに、ショ糖を燃料とするバイオ電池の構成も可能とした。また、この種のバイオ電池の実用化への距離が短くなったことから、生体内電源や小型電子デバイス駆動用電源としての実用化への研究が加速しつつ有る。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (6件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Direct heterogeneous electron transfer reactions and molecular orientation of fructose dehydrogenase adsorbed onto pyroltic graphite electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, Masato
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem. 615(1)

      ページ: 51-61

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioelectrocatalytic current based on direct heterogeneous electron transfer reactions of glucose oxidase adsorbed onto multi-walled carbon nano-tubes synthesized on platinum electrode surfaces2008

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, Masato
    • 雑誌名

      Electrochem.Commun. (In press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Glucose-Air Bio-fuel Cells Using Enzyme Electrodes for Glucose Oxidation and Oxygen Reduction2007

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi, Isao
    • 雑誌名

      ITE Lett.(on Battery, New Technology & Medicine) 8(2)

      ページ: 333-338

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrocatalytic activity of silver modified gold film for glucose oxidation and its potential application to fuel cells2007

    • 著者名/発表者名
      Jin, Chungchun
    • 雑誌名

      Materials Lett. 61

      ページ: 2365-2367

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled-potential electrosynthesis of glucosaminic acid from glucosamine at a gold electrode2007

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, Masato
    • 雑誌名

      Electrochem.Commun. 9

      ページ: 911-914

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Catalytic Electrode for Glucose Electro-oxidation Based on Au Nanoparticles Electrodeposited onto HOPG Substrate2007

    • 著者名/発表者名
      Ben Aoun, Sami
    • 雑誌名

      Chem.Lett. 36(7)

      ページ: 898-899

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] グルコース酸化用機能電極の開発とグルコースー空気燃料電池の作製2007

    • 著者名/発表者名
      谷口, 功
    • 雑誌名

      MATERIAL STAGE 7(4)

      ページ: 72-79

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct heterogeneous electron transfer reactions and molecular orientation of fructose dehydrogenase adsorbed onto pyroltic graphite electrodes2007

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, Masato
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem. 610(1)

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Composition-Activity Relationship of Carbon Electrode-Supported Bimetallic Gold-Silver Nanoparticles in Electrocatalytic Oxidation of Glucose2007

    • 著者名/発表者名
      Tominaga, Masato
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem. 610(1)

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] バイオ燃料電池への挑戦とその未来2007

    • 著者名/発表者名
      谷口, 功
    • 雑誌名

      化学工業 58・1

      ページ: 8-15

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Preparation of Glucose-Air Bio-fuel Cells Using Enzyme Electrodes for Glucose Oxidation and Oxygen Reduction2007

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi, Isao
    • 雑誌名

      ITE Lett, (on Battery, New Technology & Medicine) 8・2(in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] グルコースー空気生物燃料電池2006

    • 著者名/発表者名
      谷口, 功
    • 雑誌名

      現代化学 421・4

      ページ: 22-27

    • NAID

      40007207474

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 機能電極からバイオ燃料電池へ2006

    • 著者名/発表者名
      谷口, 功
    • 雑誌名

      未来材料 6・9

      ページ: 62-64

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] (特別講演)バイオ燃料電池及び有機毒性物質センシングのための カーボン-金ナノ粒子複合機能電極2008

    • 著者名/発表者名
      谷口 功
    • 学会等名
      電気化学会2008年春年会
    • 発表場所
      甲府
    • 年月日
      2008-03-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] (依頼講演)ナノ粒子担持電極の燃料電池・センサ電極への応用2008

    • 著者名/発表者名
      谷口 功
    • 学会等名
      日本化学会2008年年会 先端ウオッチング:ナノ粒子のサイエンスとその将来
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-03-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] (Invited lecture)New High Performance Glucose-air Bio-fuel Cells2007

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi, Isao
    • 学会等名
      The 58th Meeting of International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Banff,Canada
    • 年月日
      2007-11-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] (Invited Planary Lecture)Direct Electron Transfer Reactions of Biological Moleculesfor Analysis and Application of Bioloeical Functions2007

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi, Isao
    • 学会等名
      The 9^<th> Asian conference on Analytical Sciences
    • 発表場所
      Jeju,Korea
    • 年月日
      2007-11-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] (Invited lecture)Direct Electron Transfer Reactions of Biological Molecules_and Their Applications to Design Bio-fuel Cells2007

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi, Isao
    • 学会等名
      The 11st International Symposium on Electrochemistry
    • 発表場所
      Changchun,China
    • 年月日
      2007-08-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] (Invited Plenary Lecture)Direct Electron Transfer Reactions of Biological Molecules and Applications2007

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi, Isao
    • 学会等名
      The 40^<th> Heyrovsky Discussion
    • 発表場所
      Trest,Czech Republic
    • 年月日
      2007-06-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 「希薄分散エネルギー活用技術」に関する科学技術未来戦略ワークショップ報告書 (4.6バイオ燃料電池)2008

    • 著者名/発表者名
      谷口, 功
    • 総ページ数
      79
    • 出版者
      (独)科学技術振興機構・研究開発戦略センター
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 「バイオ電気化学の実際 : バイオセンサ・バイオ電池の実用展開」グルコースー空気燃料電池(第15章)(pp.252-270)2007

    • 著者名/発表者名
      谷口, 功
    • 総ページ数
      314
    • 出版者
      シーエムシー出版(東京)
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi