2022 年度研究成果報告書

微生物燃料電池を電源とした環境センシング装置の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	20K06355
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分41050:環境農学関連
研究機関	国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
研究代表者	横山浩国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 上級研究員 (40391370)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	微生物燃料電池 / 環境モニタリング / 発電細菌
研究成果の概要	本研究は、池や川など水のある環境に設置できる低コストで耐久性のある実用的な微生物燃料電池（MFC）システムの開発を行った。MFCを実際の池に設置して１年以上運転した。負極はステンレス鋼の表面を炎で酸化させた電極であり、池底に埋設して使用した。正極は浮きを付けて水面に浮かべて使用した。その結果、およそ通年に渡って1～3 mWの発電が観察された。MFCを電源として、池の水温、気温、MFC起電力を測定するセンサーを駆動して、測定データをLoRa モジュールで長距離無線送信する実験を行った。高い発電が得られた時期では、1～3分に1回の頻度でLoRaモジュールを駆動できた。
自由記述の分野	環境工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	低コストで実用的なMFCを開発できた。炎酸化ステンレス鋼電極は、一般的な電極用の電極用のカーボンクロスと比較して約1/100の価格である。白金触媒など高価な部材は一切使用していな。物理的に強靭なので大型化と長期運転が可能である。LoRaモジュールの駆動には大きな電力が必要である。これまでMFCでLoRaモジュールを駆動した報告では1報しかない。その報告では１日に1回しかLoRaモジュールを駆動できなかった。1日あたりの送信回数が多い程、多くの環境情報が得られる。本研究では、LoRaモジュールを1～3分に1回と、短い間隔で駆動でき、本MFCは既存技術よりも優れていることが示された。