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2019 年度 実績報告書

汚濁海底堆積物の修復のための堆積物微生物電池と生物膜電極法の結合システムの革新

研究課題

研究課題/領域番号 19F19056
研究機関東北大学

研究代表者

西村 修  東北大学, 工学研究科, 教授 (80208214)

研究分担者 CAO XIAN  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
キーワード生物電気化学的システム / 微生物燃料電池 / 生物膜電極法
研究実績の概要

本研究では,微生物燃料電池に使用可能で,微小電流で汚染物質を処理可能な高性能電極の調製のための簡単な方法について検討を行った,新しい微生物燃料電池電極としてのブルーチタニアナノチューブアレイを,陰極還元によって合成した.この結果,これらのアレイがバイオアノードでの発電量を3.64±0.112mAから6.246±0.135mAに著しく増加させることが示された.4.70×1024cm-3のより高いキャリア濃度,21.69 ms-1の見かけの電子移動速度定数,および1352Ωへの抵抗の劇的な減少は,電気活性細菌の蓄積のためにより良い条件を提供することができる.
また,生物電気化学的システム(BER)と微生物燃料電池(MFC)で構成される結合生物電気化学システム(cBER)を構築し,難分解性有機物のモデル物質としてアゾ染料X-3Bを分解したところ,構成する2つのユニットは難分解性有機物を段階的に分解し,除去効率がコントロールシステムと比較して28.5%増加したことが示された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

COVID-19の発生により,予定していた国際学会が延期されるなど研究の推進に若干の影響は生じたが,研究成果は着実に積み重ねられたた.

今後の研究の推進方策

研究についてはおおむね順調に進展しているが,COVID-19の影響により実際の汚濁海底堆積物の採取が困難となり,難分解性のモデル物質を利用して研究を進める必要が生じている.しかしながら,本研究の核となる堆積物微生物電池と生物膜電極法の結合システムの革新についてはモデル物質により順調に進められていることから,今後の状況に対応して適切に研究を進めていく.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件)

  • [国際共同研究] 東南大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      東南大学
  • [雑誌論文] Preparation of needle-like Fe3O4/Fe2O3 nanorods on stainless steel plates to form inexpensive, high-performance bioanodes2019

    • 著者名/発表者名
      Long Xizi、Cao Xian、Wang Chuqiao、Liu Shentan、Li Xianning
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      巻: 855 ページ: 113497~113497

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2019.113497

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Azo Dye Degradation and Differences Between the Two Anodes on the Microbial Community in a Double-Anode Microbial Fuel Cell2019

    • 著者名/発表者名
      Long Xizi、Cao Xian、Liu Shentan、Nishimura Osamu、Li Xianning
    • 雑誌名

      Water, Air, & Soil Pollution

      巻: 230 ページ: 113497-113503

    • DOI

      10.1007/s11270-019-4325-4

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of electricity generation and microbial community structure over long-term operation of a microbial fuel cell2019

    • 著者名/発表者名
      Long Xizi、Cao Xian、Song Hailiang、Nishimura Osamu、Li Xianning
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 285 ページ: 121395~121395

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2019.121395

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The kinetics of the simultaneous decolorization and desulfurization of azo dye wastewater in a microbial fuel cell2019

    • 著者名/発表者名
      Long Xizi、Wang Chuqiao、Cao Xian、Li Xianning
    • 雑誌名

      DESALINATION AND WATER TREATMENT

      巻: 153 ページ: 112~120

    • DOI

      10.5004/dwt.2019.24003

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of azo dye degradation and power generation in a photoelectrocatalytic microbial fuel cell by simple cathodic reduction on titania nanotube arrays electrode2019

    • 著者名/発表者名
      Long Xizi、Wang Hui、Wang Chuqiao、Cao Xian、Li Xianning
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 415 ページ: 145~153

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2019.01.069

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2021-12-27  

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