| 研究課題/領域番号 |
19K15368
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| 研究機関 | 一関工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
本間 俊将 一関工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (20818538)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 燃料電池 / 酵素反応 / エネルギー変換 / 電極修飾 |
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| 研究実績の概要 |
シュウ酸を電極上で完全に酸化するためにシュウ酸デカルボキシラーゼとギ酸デヒドロゲナーゼを共固定した電極を作製した。サイクリックボルタンメトリーおよびクロノアンペロメトリーによって酸化電流の測定を試みたが、ほとんど電流は得られなかった。これは固定化による酵素活性の低下や失活が原因と考えられる。ギ酸デヒドロゲナーゼの代わりにパラジウム電極を使い、安定性の問題を解決しようと試みたが、ギ酸の酸化に由来する電流は観測されなかった。こうした実験結果を受け、酵素を安定かつ高活性に保ちながら多段階反応を行う方法を検討した。現在、細胞内の分子混雑環境を模倣する方法に着目している。初期検討として、高分子存在下で酸化還元酵素の変性温度が変化するかサーマルプロテインシフトアッセイで調査した。比較的安価で入手可能なグルコースオキシダーゼをモデル酵素、高濃度溶液を調製可能な天然変性タンパク質を添加剤として変性温度を測定したが、未だ酵素の安定性向上は見られていない。当実験はハイスループット化が可能なため、今後はより高分子混み合い効果が強く出ると予想される添加剤を試していく予定である。
一方、カソードとして大面積の白金触媒付きカーボンペーパー、モデル電解液としてアスコルビン酸を含む中性水溶液を用いた燃料電池を構築した。出力試験の結果、カソードの性能が十分であることを確認でき、多段階酵素燃料電池を作製する準備が整った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
年度の前半は育児休業および時短勤務によりほとんど研究は進まなかった。また、シュウ酸の電気化学的酸化がほとんど進行せず酸化電流が得られなかったため、計画の変更を余儀なくされた。しかし、技術補佐員の助けもあり、電解液条件を検討する実験を準備できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
シュウ酸デカルボキシラーゼおよびギ酸デヒドロゲナーゼの変性が起こりにくい電解液条件を探索していく。また、多段階反応を促進するか、二酸化炭素や水といった反応生成物を除去できるかについても検討する。その後、シュウ酸をモデル燃料とした酵素燃料電池を作製して性能を評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度前半は育児休業および時短勤務を取得した。また、コロナウイルス感染症対策のため学生の卒業研究時間が制限された。今年度も変異株の流行などで実験計画に支障がでると思われるが研究体制は昨年度までで整ったので、今年度は電解液調製用の試薬や酵素の購入、論文の校正費などに予算を充て、研究成果を迅速に発表できるようにする。
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