脱窒バイオカソードを適用した微生物燃料電池性能の向上と有機物・窒素処理への応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560639
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 土木環境システム
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 渡邉 智秀 群馬大学, 理工学研究院, 教授 (60251120)
• 研究分担者: 粕谷 健一 群馬大学, 理工学研究院, 教授 (60301751)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 微生物燃料電池 / 脱窒 / バイオカソード / 廃水処理 / 窒素処理 / バイオリアクター

研究概要

無酸素環境下において生物学的に硝酸イオンが電子受容体として作用するカソード（脱窒バイオカソード）を組み込んだ微生物燃料電池（MFC）について、カソード反応や微生物群集の特徴および装置や操作条件が性能に及ぼす影響等を実験的に明らかにした。脱窒バイオカソードを適用したMFCでは、カソード反応速度が出力性能の主要な制限因子であることがわかった。粒状炭素を用いた充填層電極型MFCを作製し、アノードにおける有機物分解とカソードにおける脱窒とともに730mW/m3の出力が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] エアカソードを用いた微生物燃料電池における窒素処理のための基礎的研究
  • 著者名/発表者名: 佐藤和紀,窪田恵一,渡邉智秀
  • 雑誌名: 第48回日本水環境学会年会
• [雑誌論文] 硝酸イオンを電子受容体としたMFCにおけるカソード反応の特性
  • 著者名/発表者名: 石原佑樹,窪田恵一,室井文篤,粕谷健一,渡邉智秀
  • 雑誌名: 第48回日本水環境学会年会
• [雑誌論文] 一槽式MFCの出力に及ぼすエアカソードからの酸素透過の影響
  • 著者名/発表者名: 木元貴紀,窪田恵一,渡邉智秀
  • 雑誌名: 第48回日本水環境学会年会
• [雑誌論文] エアカソードの拡散性能変化による微生物燃料電池への影響評価
  • 著者名/発表者名: 窪田恵一,石原佑樹,木元貴紀,渡邉智秀
  • 雑誌名: 第50回環境工学研究フォーラム
• [雑誌論文] 充填層型脱窒バイオカソードを適用したMFC性能への影響因子
  • 著者名/発表者名: 石原佑樹,窪田恵一,粕谷健一,渡邉智秀
  • 雑誌名: 第50回環境工学研究フォーラム
• [雑誌論文] 微生物燃料電池の今後の展開
  • 著者名/発表者名: 渡邉智秀,窪田恵一
  • 雑誌名: 第16回日本水環境学会シンポジウム
• [学会発表] エアカソードを用いた微生物燃料電池における窒素処理のための基礎的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤和紀,窪田恵一,渡邉智秀
  • 学会等名: 第48回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 20140317-19
• [学会発表] 硝酸イオンを電子受容体としたMFCにおけるカソード反応の特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石原佑樹,窪田恵一,室井文篤,粕谷健一,渡邉智秀
  • 学会等名: 第48回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 20140317-19
• [学会発表] 一槽式MFCの出力に及ぼすエアカソードからの酸素透過の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木元貴紀,窪田恵一,渡邉智秀
  • 学会等名: 第48回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 20140317-19
• [学会発表] エアカソードの拡散性能変化による微生物燃料電池への影響評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 窪田恵一,石原佑樹,木元貴紀,渡邉智秀
  • 学会等名: 第50回環境工学研究フォーラム
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 20131119-21
• [学会発表] 充填層型脱窒バイオカソードを適用したMFC性能への影響因子 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原佑樹,窪田恵一,粕谷健一,渡邉智秀
  • 学会等名: 第50回環境工学研究フォーラム
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 20131119-21
• [学会発表] 微生物燃料電池の今後の展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉智秀,窪田恵一
  • 学会等名: 第16回日本水環境学会シンポジウム
  • 発表場所: 琉球大学(沖縄県西原町)
  • 年月日: 20131109-11
• [学会発表] カソードからの酸素透過が一槽式MFCの性能へ及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原佑樹,渡邉智秀
  • 学会等名: 第47回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 大阪工大(大阪市)
  • 年月日: 20130311-13
• [学会発表] 充填層型脱窒バイオカソードを用いた微生物燃料電池の特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中千穂,粕谷健一,渡邉智秀
  • 学会等名: 第47回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 大阪工大(大阪市)
  • 年月日: 20130311-13
• [学会発表] カソードが一槽式微生物燃料電池の性能に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石原佑樹,赤峰康人,渡邉智秀
  • 学会等名: 第49回環境工学研究フォーラム
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 20121128-30
• [学会発表] 充填層型カソードを用いた微生物燃料電池におけるカソード反応と出力の特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中千穂,渡邉智秀
  • 学会等名: 第49回環境工学研究フォーラム
  • 発表場所: 京都大学(京都市)
  • 年月日: 20121128-30
• [学会発表] 微生物燃料電池の性能に及ぼす影響因子の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤峰康人,太田直希,渡邉智秀
  • 学会等名: 第46回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 東洋大学(東京都文京区)
  • 年月日: 20120314-16
• [学会発表] 脱窒バイオカソードを用いた微生物燃料電池に及ぼす操作条件の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中千穂,赤峰康人,粕谷健一,渡邉智秀
  • 学会等名: 第46回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 東洋大学(東京都文京区)
  • 年月日: 20120314-16
• [学会発表] MEAを用いた脱窒バイオカソード型微生物燃料電池の特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中千穂,赤峰康人,渡邉智秀
  • 学会等名: 第48回環境工学研究フォーラム
  • 発表場所: 大同大学(名古屋市)
  • 年月日: 20111125-27
• [学会発表] Nitrate reduction and power generation in a microbial fuel cell equipped with denitrifying biocathode (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, K. Shinogi and Y. Akamine
  • 学会等名: The 4th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition
  • 発表場所: 東京国際フォーラム(東京都千代田区)
  • 年月日: 20111002-26
• [図書] 微生物燃料電池による廃水処理システム最前線 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉一哉,石崎創,岡部聡,寺原猛,山口隆司,井上謙吾,渡邉智秀他計37名
  • 総ページ数: 234
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス