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シアノバクテリアが産生する水素の水素吸蔵合金による効率的回収方法および水素の増収方法 新技術説明会

国内特許コード P130009135
掲載日 2013年4月18日
出願番号 特願2011-124597
公開番号 特開2012-249577
出願日 平成23年6月2日(2011.6.2)
公開日 平成24年12月20日(2012.12.20)
発明者
  • 西宮 伸幸
  • 淺田 泰男
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 シアノバクテリアが産生する水素の水素吸蔵合金による効率的回収方法および水素の増収方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】微生物による水素生産効率を向上させる技術の提供。
【解決手段】水素産生能を有する微生物を培養し、得られた培養液を不活性ガス及び水素吸蔵合金の存在下に水素を発生させることを特徴とする水素の製造方法。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


水素は、化石燃料と異なり、燃焼しても炭酸ガスや硫黄酸化物等の環境問題となる物質を発生しないクリーンエネルギー源として注目されている。水素の単位質量当たりの熱量は原油の3倍以上であり、燃料電池用エネルギー源として特に注目されている。



従来、水素の生産方法としては、天然ガスやナフサの熱分解水蒸気改質法が広く採用されている。しかし、この方法は、高温高圧の反応条件が必要であり、このとき製造されるガスには一酸化炭素が含まれるという問題がある。そこで、微生物による水素生産技術が燃料電池用燃料供給手段として注目されている。



微生物による水素生産は、ヒドロゲナーゼまたはニトロゲナーゼという酵素によって触媒される。ヒドロゲナーゼは、微生物中の余分な還元力(電子)によってプロトンを還元して水素を生成するが、反応は可逆的であるため、ある程度水素ガス濃度が高くなると水素取り込み反応と平衡してそれ以上水素を生成しなくなる。平衡に達する水素濃度は、微生物の種類や培養条件によって異なる。
一方、ニトロゲナーゼは、本来空中窒素ガスをアンモニアに還元する酵素であるが、プロトン還元反応をも行う。このプロトン還元反応は、100%窒素ガス雰囲気でも副反応として起こるが、アルゴンガス中ではプロトン還元反応のみとなる。反応に生体エネルギー物質であるATPを消費するため、事実上の不可逆反応であり、還元力とATPが供給される限り、100%水素雰囲気であっても水素を生成する。しかし、ごく少数の例外(遺伝子組替えによるヒドロゲナーゼ欠損株をも含む)を除き、多くのニトロゲナーゼを有する微生物は、ヒドロゲナーゼをも有しており、微生物外部の水素ガスを吸収する性質を持つ。ヒドロゲナーゼおよびニトロゲナーゼともに酸素に極めて弱く、酵素活性は阻害・失活を受けるが、ニトロゲナーゼを有するバクテリアは細胞レベルで耐酸素防御機構(多重の膜構造や高い呼吸活性など)を有しているものもあり、これらは生菌体レベルでは空気中でも窒素固定が可能である。よって、現段階では、ヒドロゲナーゼによる水素生産は窒素、ヘリウムまたはアルゴン、ニトロゲナーゼによるものは、窒素還元との競合を回避するため、アルゴンまたはヘリウム雰囲気中に、微生物懸濁液を密封容器に閉じこめることで行われている。



そこで、水素の生産効率を上げるため、新たな微生物の探索(特許文献1、2)、微生物の改善(特許文献3)、リアクターの改良(特許文献4)等が行なわれている。

産業上の利用分野


本発明は、微生物による効率的な水素の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
水素産生能を有する微生物を培養し、得られた培養液を不活性ガス及び水素吸蔵合金の存在下に水素を発生させることを特徴とする水素の製造方法。

【請求項2】
発生した水素を、水素吸蔵合金及び/又は不活性ガス雰囲気から回収する請求項1記載の製造方法。

【請求項3】
水素産生能を有する微生物が、ヒドロゲナーゼ及び/又はニトロゲナーゼを有する微生物である請求項1又は2記載の製造方法。

【請求項4】
不活性ガスが、窒素、アルゴン及びヘリウムから選ばれるガスである請求項1~3のいずれか1項記載の製造方法。

【請求項5】
水素吸蔵合金が、AB2型、AB5型、Ti-Fe系、Ti-Ni系、V系、Mg系、Pd系及びCa系合金から選ばれるものである請求項1~4のいずれか1項記載の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 審査請求前
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