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MICROORGANISM FUEL CELL

Patent code P110004338
File No. E089P03
Posted date Jul 12, 2011
Application number P2009-060332
Publication number P2010-218690A
Patent number P5408650
Date of filing Mar 12, 2009
Date of publication of application Sep 30, 2010
Date of registration Nov 15, 2013
Inventor
  • (In Japanese)橋本 和仁
  • (In Japanese)石井 和之
  • (In Japanese)森 重樹
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
  • (In Japanese)国立大学法人東京大学
Title MICROORGANISM FUEL CELL
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism fuel cell capable of operating under environments of no light and also increasing generation of electric current.
SOLUTION: The microorganism fuel cell 1 includes a pair of electrodes 2 and an external circuit 3 to electrically connect the electrodes 2. The pair of electrodes 2 are arranged inside a compartment 5 and cultured solution of cultured Shewanella is maintained in one side of the electrodes (anode) 2a inside the compartment 5. Arrangement is done so that air containing oxygen can be supplied to the other electrode (cathode) 2b. Porphyrin is added to the cultured solution poured into the anode 2a side.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、微生物燃料電池に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【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4記載の微生物燃料電池。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2009060332thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) ERATO HASHIMOTO Light Energy Conversion AREA
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