バイオ電池・生体電池の設計、高効率化、新しい応用展開

第1部 生体機能を応用・活用した発電技術の 研究開発動向

(2016年5月27日 10:30〜12:10)

　IoTを実現するための電源技術として、光、振動、温度差、電波など環境中に存在するエネルギーを電気エネルギーに変化するエネルギーハーベスティング技術が注目されている。 その中でも、生体機能を応用・活用する発電技術は、ウェアラブル機器やインプラント機器、環境微生物を活用した環境センシングなどへの適用が期待される。本講では、生体機能を応用・活用する発電技術に着目し、その研究開発動向を紹介する。

1. エネルギーハーベスティングとは
2. 生体による生成物質を活用した発電技術の研究開発動向
   1. 生体による生成物質
      • グルコース
      • 乳酸
      • ATPなど
   2. 生成物質を活用した発電技術の例
      • 胃酸
      • 尿
      • 汗
      • 唾液
      • 涙
      • 血液
      • 樹液
      • 根からの分泌物などを活用した発電
   3. 生体の発電機構の活用
      • 内耳
      • 発電細胞
      • 光合成
      • 嫌気性微生物など
3. 生体機能を活用した発電技術の研究開発動向
   1. 生体の動きを利用した発電
      • 四肢
      • 内蔵 (心臓、肺、横隔膜、腸)
      • まばたきなど
      • 湿度変化による膨張・収縮
   2. 生体の発熱を利用した発電
   3. 生体の発電機構の活用
      • 内耳
      • 発電細胞
      • 光合成
      • 嫌気性微生物など
4. バイオミメティクス
5. 今後の展望
• 質疑応答

第2部 酵素を電極触媒に用いる燃料電池の開発

(2016年5月27日 13:10〜14:40)

1. 酵素燃料電池の仕組み
   1. 電池の構成 (酵素、電極など)
   2. 作動原理
   3. 出力決定因子
   4. 電池の特徴 (固体高分子型燃料電池と比較して)
2. 酵素燃料電池の応用
   1. 生体埋め込み電源
   2. ウェアラブル電源
   3. 小型情報通信機器用電源
   4. その他
3. 酵素燃料電池の負極反応 (グルコースを主に)
   1. 酵素
   2. 酵素電極反応
   3. 電極設計
4. 酵素燃料電池の正極反応 (酸素還元反応)
   1. 酵素
   2. 酵素電極反応
   3. 電極設計
5. 多孔質炭素電極材料
   1. 電極設計
   2. 材料
• 質疑応答

第3部 電気を生産する微生物を利用した電池の研究動向、今後の展望

(2016年5月27日 15:00〜16:30)

今から15年くらい前に電気を生産する微生物 (発電菌) が発見され、注目が集まっている。 特に、発電菌を用いた微生物燃料電池の開発が進み、省エネ型廃水処理などへの応用が期待されている。本講演では、発電菌の基礎と微生物燃料電池の研究開発動向を紹介する。

1. 微生物発電のメカニズム
   1. 微生物燃料電池の基本構造
   2. 電池のメカニズム
   3. 生物のエネルギー獲得メカニズム
   4. 細胞外電子伝達系
   5. 電気共生
   6. 電気共生の応用
2. 微生物燃料電池の応用
   1. 微生物燃料電池の応用分野
   2. バイオマス発電
   3. 廃水処理
   4. 小型電源
   5. 田んぼ発電
   6. バイオセンサー
3. 微生物燃料電池の構造と研究開発の現状
   1. 装置の形状
   2. アノード
   3. カソード
   4. セパレーターなど
4. バイオマス発電用微生物燃料電池の開発
   1. 装置の開発
   2. 発電メカニズムの解析
5. 廃水処理用微生物燃料電池の開発
   1. 微生物燃料電池が必要な理由
   2. 装置の開発
   3. 発電メカニズムの解析
6. 今後の展望等
   1. 他の微生物燃料電気化学技術
• 質疑応答