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微生物燃料電池

国内特許コード P110004338
整理番号 E089P03
掲載日 2011年7月12日
出願番号 特願2009-060332
公開番号 特開2010-218690
登録番号 特許第5408650号
出願日 平成21年3月12日(2009.3.12)
公開日 平成22年9月30日(2010.9.30)
登録日 平成25年11月15日(2013.11.15)
発明者
  • 橋本 和仁
  • 石井 和之
  • 森 重樹
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立大学法人 東京大学
発明の名称 微生物燃料電池
発明の概要 【課題】光の無い環境下で使用できると共に、電流発生量を増加させることができる微生物燃料電池を提供する。
【解決手段】微生物燃料電池1は、一対の電極2と、前記電極2を電気的に接続する外部回路3とを備える。一対の電極2は、容器5内に設けられ、当該容器5内において一方の電極(負極)2a側にはShewanellaを培養した培養液が保持されている。他方の電極(正極)2bには、酸素を含む空気を供給し得るように構成されている。負極2a側に注入された培養液には、ポルフィリンが添加されている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


微生物燃料電池は、一対の電極と、前記電極に電気的に接続された外部回路と、前記一対の電極を分離する隔膜とを備え、一方の電極側にはShewanellaなどの細胞外電子伝達能を有する微生物が保持されている。ここで、細胞外電子伝達能とは、金属イオンやその酸化物を電子受容体として利用しこれらを還元する一連の流れによって、生命活動に必要なエネルギーを獲得する能力をいう(非特許文献1)。このような細胞外電子伝達能のひとつとして、細胞膜に局在化したシトクロムを介して体外に電子を放出するという、Shewanella loihica、及び、Shewanella oneidensisのようなShewanella属、Geobacter属等の一部の細菌に特有の電子伝達機構がある(非特許文献2,3)。



このように構成された微生物燃料電池は、微生物が前記一方の電極に電子を伝達することで電気エネルギーを生産するデバイスである。エネルギー源には再生可能なバイオマスや生活排水等に含まれる有機汚染物質を用いることができることから、持続可能なエネルギー源として近年注目されている。また、金属元素を還元、固定する能力を持つ微生物もあり、排水の処理や環境浄化の手段としても注目されている。微生物燃料電池には単一の微生物を用いる系と、排水などに生息する微生物群をそのまま使う混合培養系(例えば、特許文献1)の2つに大別される。

産業上の利用分野


本発明は、微生物燃料電池に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
一対の電極と、
有機物と、前記有機物を分解し電子を放出する細胞外電子伝達能を有する微生物と、前
記電子を前記一対の電極の一方に伝達するメディエータと
を備える微生物燃料電池において、
前記微生物は光が無い環境下でも細胞外電子伝達能を有し、
前記メディエータがポルフィリンを含有し、
前記ポルフィリンが、水溶性ポルフィリンであって、
前記水溶性ポルフィリンが、鉄ポルフィリン又はマンガンポルフィリンであることを特徴とする微生物燃料電池。

【請求項2】
前記一対の電極と、前記有機物と、前記微生物と、前記メディエータとは、容器内に設
けられており、
前記容器は、微生物を活性化させるための外部光が遮断され、内部を暗室状態にし得る
ように構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の微生物燃料電池。

【請求項3】
前記水溶性ポルフィリンが、カチオン性であることを特徴とする請求項1又は2記載の微生物燃料電池。

【請求項4】
一対の電極と、有機物と、前記有機物を分解し電子を放出する細胞外電子伝達能を有す
る微生物と、前記電子を前記一対の電極の一方に伝達するメディエータとを備える微生物
燃料電池において、前記微生物は光が無い環境下でも細胞外電子伝達能を有し、前記一方
の電極はポルフィリンで修飾され
前記ポルフィリンが、水溶性ポルフィリンであって、
前記水溶性ポルフィリンが、鉄ポルフィリン又はマンガンポルフィリンであることを特徴とする微生物燃料電池。

【請求項5】
前記一対の電極と、前記有機物と、前記微生物と、前記メディエータとは、容器内に設
けられており、
前記容器は、微生物を活性化させるための外部光が遮断され、内部を暗室状態にし得る
ように構成されている
ことを特徴とする請求項記載の微生物燃料電池。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2009060332thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 橋本光エネルギー変換システムプロジェクト 領域
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