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発電デバイス、発電方法及び濃度測定方法

国内特許コード P190016322
整理番号 (S2016-1140-N0)
掲載日 2019年8月27日
出願番号 特願2018-542876
出願日 平成29年9月28日(2017.9.28)
国際出願番号 JP2017035317
国際公開番号 WO2018062419
国際出願日 平成29年9月28日(2017.9.28)
国際公開日 平成30年4月5日(2018.4.5)
優先権データ
  • 特願2016-195054 (2016.9.30) JP
発明者
  • 四反田 功
  • 辻村 清也
出願人
  • 学校法人東京理科大学
  • 国立大学法人筑波大学
発明の名称 発電デバイス、発電方法及び濃度測定方法
発明の概要 燃料と、アノードと、カソードとを含み、前記アノードは前記燃料の酸化を促進する酵素を含み、以下(1)~(3)の少なくともいずれかを満たす発電デバイス。(1)発電していないときよりも発電しているときの水分含有量が大きい。(2)液体の供給により発電する。(3)水分含有率が前記燃料、前記アノード及び前記カソードの合計の10質量%以下である。
従来技術、競合技術の概要

近年、酵素を電極触媒として利用し、糖類、アルコールその他のバイオマス資源を燃料として発電するバイオ燃料電池の研究及び開発がなされている。
バイオ燃料電池は一般に、燃料を含む溶液中に浸漬された電極を備え、電極のうちアノードには燃料の酸化を促進する酵素が含まれている。
アノードにおける燃料の酸化(例えば、グルコースからグルコノラクトンへの変化)によって取り出された電子はカソード側に移動し、これを用いて酸素が還元されて水(HO)が生じる。以上の過程で生じる電子の移動が発電に利用される。

バイオ燃料電池に関しては、電池の構造をシンプルにできる、室温での作動が可能である、環境及び生体への親和性が高い、材料を入手しやすい等の性質に着目し、ウェアラブルデバイス、使い捨てデバイス等の従来の電池には適さない分野における発電デバイスとしての検討がなされている。

例えば、非特許文献1には、グルコースの酸化を促進する酵素を含む電極材料を紙に印刷して作製した電極を備え、グルコースを含む液体が紙に吸収されてアノードに達するとグルコースの酸化が生じて発電が起きる発電デバイスが記載されている。

産業上の利用分野

本発明は、発電デバイス、発電方法及び濃度測定方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
燃料と、アノードと、カソードとを含み、
前記アノードは前記燃料の酸化を促進する酵素を含み、
発電していないときよりも発電しているときの水分含有量が大きい、発電デバイス。

【請求項2】
燃料と、アノードと、カソードとを含み、
前記アノードは前記燃料の酸化を促進する酵素を含み、
液体の供給により発電する、発電デバイス。

【請求項3】
燃料と、アノードと、カソードとを含み、
前記アノードは前記燃料の酸化を促進する酵素を含み、
水分含有率が前記燃料、前記アノード及び前記カソードの合計の10質量%以下である、発電デバイス。

【請求項4】
前記燃料は、溶媒を含まないか、溶媒の含有率が50質量%以下である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の発電デバイス。

【請求項5】
前記カソードは酸素の還元を促進する触媒を含む、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の発電デバイス。

【請求項6】
前記アノードは前記発電デバイスに供給される液体中の物質の酸化を促進する酵素をさらに含む、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の発電デバイス。

【請求項7】
前記アノード及び前記カソードからなる少なくとも一方が形成された基材と、前記燃料を含む基材とを含む積層物である、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の発電デバイス。

【請求項8】
複数の前記発電デバイスが連結した状態で基材上に形成されたシート状物又はそのロール状物である、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の発電デバイス。

【請求項9】
所望の大きさにカットして用いることができる、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の発電デバイス。

【請求項10】
請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の発電デバイスに液体を供給する工程を含む、発電方法。

【請求項11】
前記液体が水を含む、請求項10に記載の発電方法。

【請求項12】
前記液体の供給量が、前記液体と前記燃料とが混合したときの前記燃料の濃度が、使用温度において0.01mol/dm~10mol/dmの範囲となる量である、請求項10又は請求項11に記載の発電方法。

【請求項13】
請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の発電デバイスに液体を供給する工程と、前記液体中に含まれる物質の濃度を測定する工程と、を含む、濃度測定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 5H127AA08
  • 5H127BA06
  • 5H127BA67
  • 5H127BB02
  • 5H127DB05
画像

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JP2018542876thum.jpg
出願権利状態 公開
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