| 研究課題/領域番号 |
09556023
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
池田 篤治 京都大学, 農学研究化, 教授 (40026422)
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| 研究分担者 |
上田 輝久 島津製作所, 研究開発部, 課長(研究員)
加納 健司 京都大学, 農学研究科, 助教授 (10152828)
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| キーワード | バイオ電池 / ビドロゲナーゼ / 硫酸還元菌 / 鉄酸化細菌 / カーボンフェルト電柱 / ルスチシアニン / メチルビオローゲン |
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| 研究概要 |
(1)温和な条件での水素の電解酸化還元の実現。電極触媒として硫酸還元菌のヒドロゲナーゼ活性に着目し、硫酸還元菌触媒による電気化学水素発生の可能性について基礎的な検討を加えた。メチルビオローゲン(MV)溶液に硫酸還元菌をいれてやると、MVの還元が始まる電位で大きな還元電流が流れグラシーカーボン電極から水素ガスの発生が認められた。溶液のpHが8.5と水素イオン濃度が大変低い条件下においても水素発生が起こり、硫酸還元菌が大変高いヒドロゲナーゼ活性をしめすことが分った。MVのかわりにビタミンK_3を用いるとビタミンK_3の酸化還元電位で大きな酸化電流が流れ溶液に吹き込んだ水素ガスが電解酸化されて消費されることが分った。以上の実験から硫酸還元菌は電気化学水素発生消費反応の効率よい触媒として大変有望であることが分った。
(2)同じく温和な条件での酸素の水への電解還元の実現をめざして、電解触媒として鉄酸化細菌を用いた場合について基礎的検討を進めた。鉄酸化細菌は硫酸第一鉄を自身のエネルギー源として使用する。鉄酸化細菌懸濁液中で硫酸第二鉄を電解還元すると、それに伴って好気条件下の還元電流が大きく増加した。結果の解析から酸素が鉄の酸化還元を媒介として電気化学的に水にまで還元されていることが明らかになった。但し、この反応は鉄酸化細菌の生理条件からpHが3とかなり酸性条件に限られることが分った。
(3)水素と酸素の電極反応の触媒に硫酸還元菌と鉄酸化細菌がそれぞれ有望な触媒となることがわかったので、これらの菌を大量にトラップできる電極として、カーボンフェルトを電極基材として選び、Fe(CN)_6^<3->Fe(CN)_6^<4->系を用いてその電気化学基本特性を明らかにした。
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