体内埋込み型医療機器用電源のための非酵素型燃料電池の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19936
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分90:人間医工学およびその関連分野
• 研究機関: 奥羽大学
• 研究代表者: 柏木 良友 奥羽大学, 薬学部, 教授 (50204384)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 非酵素型燃料電池 / ニトロキシルラジカル有機触媒分子 / 修飾電極 / 体内埋込み型医療機器

研究成果の概要

ニトロキシルラジカル有機触媒分子を電解共重合することにより、安定かつ効率的に電極上に固定化することができた。このニトロキシルラジカル触媒修飾電極を負極としてグルコースの酸化反応、正極では溶液中の溶存酸素の水への還元反応を進行させたところ、エネルギー密度は1000Wh/kgであった。さらにグルコースなどの糖以外にアルコール類、アミン類の電解触媒酸化反応においても、高電流効率、高選択的かつ高収率で進行することが明らかとなり、生体内成分を基質とした電解触媒酸化反応による体内埋込み型医療機器用電源のための非酵素型燃料電池として利用できることが明らかとなった。

自由記述の分野

電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

負極を高活性ニトロキシル触媒修飾電極としてグルコースの酸化反応、正極では溶液中の溶存酸素の水への還元反応を進行させた結果、エネルギー密度は1000Wh/kgであった。これは、仮にグルコースを二酸化炭素まで完全酸化する場合に、変換効率が現実的な40%とするとそのエネルギー密度は1,100Wh/kgであることからそれに十分匹敵し、現状の二次電池であるリチウムイオンバッテリーの200Wh/kgを大きくしのぐものであり、安定性、出力、容量密度の課題を克服し実用化に耐えうるものであり、現在普及しているリチウムイオンバッテリーに取って替わるものとなり、広く普及していくものと期待される研究成果である。