CN102097641A - 燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池。该燃料电池包括有效量的植物精油和植物精油成分中的至少一种，以用作生物忌避剂。

Description

燃料电池

相关申请的参考

本申请要求于2009年12月10日向日本专利局提交的日本优先权专利申请第2009-280662号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

背景技术

本发明涉及燃料电池，更具体地，涉及被赋予能够利用植物精油来忌避(驱除，repel)生物体的生物燃料电池。

近来，已开发了一种生物燃料电池，其具有固定在阳极或阴极中的至少一个上的氧化还原酶(作为催化剂)(下文中，生物燃料电池将被称为“燃料电池”)。燃料电池从不容易被普通的工业催化剂催化反应的燃料(诸如葡萄糖和乙醇)中有效地产生电子，并且还具有高容量。此外，它由于使用人体营养源之一的燃料而具有高安全性。

在日本专利公开第2008-59800号(以下被称为专利文献1)中公开了一种燃料电池的实例，该燃料电池采用用作氧化还原酶基质的生物营养源的化合物。这种化合物用作燃料(见此文献中的权利要求5)。在此文献中列出的典型化合物包括醇、糖和醛(见此文献中的权利要求6)。

发明内容

上述专利文献1中公开的燃料电池提供了高安全性。

但是，像这样的燃料电池，因为燃料溶液不只是人类，而且还是诸如昆虫、细菌和真菌的其他生物体的营养源，所以存在一旦燃料溶液从燃料电池中泄漏就会吸引昆虫的缺点。包括诸如苍蝇和蟑螂的害虫的昆虫，蜂拥在漏出的燃料溶液上，不仅使燃料电池的性能变差，还损坏燃料电池的外观并引发卫生问题。当细菌和真菌在漏出的燃料溶液上生长时会产生以上相同的问题。

期望提供一种燃料电池，即使在发生燃料溶液的泄漏时仍可防止昆虫蜂拥在其上。

在实施方式中，提供了一种燃料电池。该燃料电池包括用作生物忌避剂的有效量的植物精油和植物精油成分中的至少一种。

在实施方式中，植物精油和植物精油成分中的至少一种不对酶活性和燃料电池性能产生反作用。

在实施方式中，植物精油和植物精油成分中的至少一种与DEET相比产生更高的酶活性和燃料电池性能。

在实施方式中，植物精油选自由橙花油、天竺葵油、白百里香油、红百里香油、肉豆蔻油、广藿香油、玫瑰草油、苦柑橘油、柠檬草油、橄榄香油、芝麻油、肉桂叶油、桂皮、肉桂、芹菜籽油、妥卢香脂、秘鲁香脂、橡树苔、檀香油、绿薄荷油、月桂油、大蒜油、椰子油、小茴香油、草茴香油、桦树油、欧薄荷油、尼姆油、香根草油、榄香脂油、番荔枝科植物(Xylopia aethiopica)种子提取物、瑞香科植物(Wiskstroemia retusa A.Gray)种子提取物、生姜科植物(Aframomum melegueta)提取物、以及它们的组合所组成的组。

在实施方式中，植物精油成分包括至少一种以下成分：萜烯，其包括倍半萜类，所述倍半萜类包括榄香醇、β-桉叶油醇和岩兰蛇床烯醇；从番荔枝科植物(Xylopia aethiopica)种子提取物中分离的肉桂酰胺衍生物及其合成类似物，从瑞香科植物(Wiskstroemia retusa A.Gray)种子提取物中分离的黄曲霉毒素及其衍生物，以及从生姜科植物(Aframomummelegueta)提取物中分离的酮及其合成类似物。

在实施方式中，燃料电池包括含有植物精油和植物精油成分中的至少一种的燃料。

在实施方式中，燃料中植物精油和植物精油成分中的至少一种的含量为1％以下。

在实施方式中，燃料包括生物营养源。

在实施方式中，其中，植物精油和植物精油成分中的至少一种被涂覆在燃料电池外壳的至少一部分上。

在实施方式中，燃料电池包括包含生物营养源的燃料。

本发明中使用的术语“植物精油”表示从任一种植物中提取，且含有挥发性芳香物质(芳香成分)并产生忌避包括昆虫但不包括人类的生物体的作用的有机化合物。术语“植物精油成分”表示包含在植物精油中并产生上述的忌避生物体的作用的物质。此成分可能含有天然植物精油中包含的物质，也可能含有从植物精油中分离或精制的物质。此成分还可以含有具有类似的结构并产生如上所述的相同作用的化学合成的物质。术语“忌避生物体的作用”意味着至少忌避昆虫的作用，还意味着防止细菌和真菌增殖的作用。

术语“用作生物营养源的化合物”表示诸如糖、醇、醛、脂肪和油、以及蛋白质的化合物，其可以作为生物体存活的营养源，且可以作为燃料电池中使用的氧化还原酶的基质。

本申请在实施方式中提供了一种防止昆虫蜂拥在从燃料电池中意外泄漏出的燃料溶液上的燃料电池。

本文中描述了其他的特征和优点，并且这些其他的特征和优点将从下面的详细描述和附图中变得显而易见。

附图说明

图1是示出了由含有DEET的燃料电池的阳极上的酶催化剂产生的电流的测量结果的示图；

图2是示出了由含有植物精油(肉豆蔻油)的燃料电池的阳极上的酶催化剂产生的电流的测量结果的示图；

图3是示出了由含有植物精油(柠檬草油或玫瑰草油)的燃料电池的阳极上的酶催化剂产生的电流的测量结果的示图。

具体实施方式

下面是根据本发明的实施方式的描述。以下描述表示根据实施方式的本申请的实例，不应将其理解为对本申请的范围的限制。将按如下顺序进行描述。

1.燃料电池的结构

(1)燃料电池

(2)电极

(i)燃料电极上的酶

(ii)空气电极上的酶

(iii)电极的材料

(3)质子导体

2.精油的忌避生物体的作用

(1)植物精油

(2)向燃料中添加植物精油

(3)用植物精油对外壳进行处理

1.燃料电池结构

根据实施方式的燃料电池采用生物营养源的化合物作为燃料，并且还采用能够氧化和还原这种化合物的任何酶作为被固定在电极上的催化剂。另外，燃料含有植物精油和/或其成分。

(1)燃料电池

用于根据实施方式的燃料电池的燃料是任一种作为生物体的营养源的化合物。这些化合物包括糖、醇、醛、脂和蛋白质，其不只用作生物体存活的营养源，还用作后面将提到的氧化还原酶的基质。

可以被用做燃料的化合物的实例包括糖(诸如葡萄糖、果糖和山梨糖)、醇(诸如甲醇、乙醇、丙醇、丙三醇和聚乙烯醇)、醛(诸如甲醛和乙醛)以及有机酸(诸如醋酸、甲酸和丙酮酸)。它们还包括脂肪、蛋白质以及作为糖代谢的中间产物的有机酸。

上面列出的燃料可以单独使用或者与另外一种组合使用。前面的实例中，优选的是葡萄糖和醇，这是因为它们容易处理、可以广泛获得、以及对环境负担小。

(2)电极

(i)燃料电极上的酶

根据实施方式的燃料电池具有燃料电极(阳极)，该燃料电极具有固定在其上的酶，该酶催化上述化合物的氧化反应从而阳极产生电子。

被固定在阳极上的酶举例如下。

葡萄糖脱氢酶、葡萄糖酸5-脱氢酶、葡萄糖酸2-脱氢酶、醇脱氢酶、醛还原酶、醛脱氢酶、乳酸酯脱氢酶、羟基丙酮酸还原酶、丙三醇脱氢酶、甲酸脱氢酶、果糖脱氢酶、半乳糖脱氢酶、苹果酸脱氢酶、甘油醛3-磷酸脱氢酶，乳酸脱氢酶、蔗糖脱氢酶、果糖脱氢酶、山梨糖脱氢酶、丙酮酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、2-酮戊二酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、苹果酸酯脱氢酶、酰基辅酶A脱氢酶、L-3-羟酰基辅酶A脱氢酶、3-羟基丙酸脱氢酶以及3-羟基丁酸脱氢酶。

除了上述酶以外，阳极还可以在其上固定有氧化辅酶和辅酶氧化酶。氧化辅酶的实例包括烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(下文中用“NAD+”表示)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐(下文中用“NADP+”表示)、黄素腺嘌呤二核苷酸(下文中用“FAD+”表示)、以及吡咯喹啉醌(下文中用“PQQ2+”表示)。辅酶氧化酶的实例包括心肌黄酶。

此外，除了上述氧化酶和氧化辅酶以外，阳极还可以在其上固定有电子传递介质，用于使产生的电子顺利地传递到电极上。电子传递介质可以从各种材料中挑选；优选的电子传递介质是具有醌骨架或者二茂铁骨架的那些电子传递介质。优选的具有醌骨架的化合物包括具有萘醌骨架或者蒽醌骨架的那些。如果需要，具有醌骨架或二茂铁骨架的那些化合物可以与作为电子传递介质的一种或者一种以上的化合物组合使用。

具有萘醌骨架的那些化合物举例如下：2-氨基-1，4萘醌(ANQ)、2-氨基-3-甲基-1，4萘醌(AMNQ)、2-氨基-3-羧基-1，4-萘醌(ACNQ)、2，3-二氨基-1，4-萘醌、4-氨基-1，2-萘醌、2-羟基-1，4-萘醌、2-甲基-3-羟基-1，4-萘醌、维生素K1(2-甲基-3-植基-1，4-萘醌)、维生素K2(2-法尼基-3-甲基-1，4-萘醌)和维生素K3(2-甲基-1，4-萘醌)。

具有醌骨架的那些化合物举例如下：蒽醌-1-磺酸和蒽醌-2-磺酸(二者都含有蒽醌骨架)及其衍生物。

具有二茂铁骨架的那些化合物举例如下：乙烯二茂铁、二甲氨基甲基二茂铁、1，1’-双(二甲基砜)二茂铁、二甲基二茂铁和二茂铁单羧酸。

另外的化合物例如包括钌(Ru)、钴(Co)、锰(Mn)、钼(Mo)、铬(Cr)、锇(Os)和铁(Fe)的金属配位化合物；诸如苄基紫精的紫精化合物；具有烟酰胺结构的化合物；具有核黄素结构的化合物；以及具有核酸-磷酸结构的化合物。

它们的典型实例列举如下。

顺式-[Ru(NH₃)₄C₁₂]^1+/0、反式-[Ru(NH₃)₄C₁₂]^1+/0、[Co(dien)₂]^3+/2+、[Mn(CN)₆]^-3/4-、[Mn(CN)₆]^4-/5-、[Mo₂O₃S(edta)]^2-/3-、[Mo₂O₂S₂(edta)]^2-/3-、[Mo₂O₄(edta)]^2-/3-、[Cr(edta)(H₂O)]^1-/2-、[Cr(CN)₆]^3-/4-、亚甲基蓝、绿脓菌素、靛蓝四磺酸盐、荧光素、花青、绿脓菌素、甲基卡普里蓝、试卤灵、靛蓝三磺酸盐、6，8，9-三甲基-异咯嗪、氯蚜色素(chloraphine)、靛蓝二磺酸盐、耐尔蓝、靛蓝胭脂红、9-苯基-异咯嗪、巯基乙酸、2-氨基-N-甲基吩嗪硫酸甲酯、天青A、靛蓝-单磺酸盐、蒽醌-1，5-二磺酸盐、咯嗪、亮茜素蓝、结晶紫、专利蓝、9-甲基-单咯嗪、汽巴蓝(cibachron blue)、苯基红、蒽醌-2，6-二磺酸盐、中性蓝、溴酚蓝、蒽醌-2，7-二磺酸盐、喹啉黄、核黄素、黄素单核苷酸(FMN)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、酚藏花红、硫辛酰胺、番红T、硫辛酸、引杜林红、4-氨吖啶、吖啶、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐(NADP)、中性红、半胱氨酸、苄基紫精(2+/1+)、3-氨吖啶、1-氨吖啶、甲基紫精(2+/1+)、2-氨吖啶、2，8-二氨吖啶和5-氨吖啶。附带地，上述分子式中的符号“dien”和“edta”分别表示二亚乙基三胺和乙二胺四乙酸四阴离子。

(ii)空气电极上的酶

根据实施方式的燃料电池具有空气电极(阴极)，该空气电极具有固定在其上的酶，该酶催化从外部提供的氧气的还原反应。

对要固定在阴极上的酶没有特别限制，只要其对于反应基质具有依赖于氧气的氧化酶活性。其例如包括漆酶、胆红素氧化酶、抗坏血酸氧化酶、CueO和CotA。

除了上述酶以外，阴极还可以具有固定于其上的电子传递介质，用于使电子顺利地从电极上传递。要固定在阴极上的电子传递介质可以适当地进行选择，只要它具有比用于阳极的氧化还原电位更高的氧化还原电位。

电子传递介质举例如下。

ABTS(2，2’-联氨双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸))、K₃[Fe(CN)₆]、RuO₄ ^0/1-、[Os(trpy)₃]^3+/2+、[Rh(CN)₆]^3-/4-、[Os(trpy)(dpy)(py)]^3+/2+、IrCl₆ ^2-/3-、[Ru(CN)₆]^3-/4-、OsCl₆ ^2-/3-、[Os(py)₂(dpy)₂]^3+/2+、[Os(dpy)₃]^3+/2+、Cu^III/II(H₂A₃)^0/1-、[Os(dpy)(py)₄]^3+/2+、IrBr₆ ^2-/3-、[Os(trpy)(py)₃]^3+/2+、

[Mo(CN)₈]^3-/4-、[Fe(dpy)]^3+/2+、Cu^III/II(H₂G₃a)^0/1-、[Os(4，4’-Me₂dpy)₃]^3+/2+、[Os(CN)₆]^3-/4-、RuO₄ ^1-/2-、[Co(ox)₃]^3-/4-、[Os(trpy)(dpy)Cl]^2+/1+、[W(CN)₈]^3-/4-、[Os(2-Me-Im)₂(dpy)₂]^3+/2+、二茂铁甲酸、[Os(Im)₂(dpy)₂]^3+/2+、[Os(4-Me-Im)₂(dpy)₂]^3+/2+、OsBr₆ ^2-/3-、[Fe(CN)₆]^3-/4-、二茂铁乙醇、[Os(Im)₂(4，4’-Me₂-dpy)₂]^3+/2+、[Co(edta)]^1-/2-、[Co(pdta)]^1-/2-、[Co(cydta)]^1-/2-、[Co(phen)₃]^3+/2+、[OsCl(1-Me-Im)(dpy)₂]^3+/2+、[OsCl(Im)(dpy)₂]^3+/2+、[Co(5-Me-phen)₃]^3+/2+、[Co(trdta)]^1-/2-、[Ru(NH₃)₅(py)]^3+/2+、[Co(dpy)₃]^2+/3+、[Ru(NH₃)₅(4-thmpy)]^3+/2+、Fe^3+/2+丙二酸盐、Fe^3+/2+水杨酸盐、[Ru(NH₃)₅(4-Me-py)]^3+/2+、[Co(trpy)₂]^3+/2+、[Co(4-Me-phen)₃]^3+/2+、[Co(5-NH₂-phen)₃]^3+/2+、Co(4，7-(bhm)₂phen)^3+/2+、[Co(5，6-Me₄-phen)₃]^3+/2+、反式(N)[Co(gly)₃]^0/1-、[OsCl(1-Me-Im)(4，4’-Me₂-dpy)₂]^3+/2+、[OsCl(Im)(4，4’-Me₂-dpy)₂]^3+/2+、[Fe(edta)]^1-/2-、[Co(4，7-Me₂-phen)₃]^3+/2+、[Co(3，4，7，8-Me₄-phen)₃]^3+/2+、[Co(NH₃)₆]^3+/2+、[Ru(NH₃)₆]^3+/2+、Fe(ox)₃]^3-/4-。

丙嗪(n＝1)[铵式]、氯胺-T、TMPDA(N，N，N’N’-四甲基苯二胺)、porphyrexide、丁香醛连氮、邻联甲苯胺、菌叶绿素a、多巴胺、2，5-二羟基-1，4-苯醌、对氨基二甲基苯胺、邻醌/1，2-酚(儿茶酚)、对氨基酚四羟基-对苯醌、2，5-二氯-对苯醌、1，4-苯醌、二氨基均四甲苯、2，5-二羟苯乙酸、2，6，2’-三氯靛酚、靛酚、邻甲苯胺蓝、DCPIP(2，6-氯酚靛酚)、2，6-二甲基-对苯醌、(苯)酚蓝、3-氨基-甲苯、1，2-萘醌-4-磺酸盐、2，6-二甲基-对苯醌、2，6-二溴-2’-甲氧基-靛酚、2，3-二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌、2，5-二甲基-对苯醌、1，4-二羟基-萘甲酸、2，6-二甲基-靛酚、5-异丙基-2-甲基-对苯醌、1，2-萘醌、1-萘酚-2磺酸靛酚、二苯乙烯蓝、TTQ(色氨酸色氨酚醌)型(3-甲基-4-(3’-甲基吲哚-2’-基)吲哚-6，7-二酮)、泛醌(辅酶Q)、PMS(N-吩嗪二甲酯硫酸盐)、TPQ(托帕奎宁或6-羟多巴醌)、PQQ(吡咯喹啉醌)、硫堇、硫堇-四磺酸盐、抗坏血酸、PES-(吩嗪乙磺酸盐)、甲酚蓝、1，4-萘醌、甲苯胺蓝、噻嗪蓝、棓花青、硫靛二磺酸盐、亚甲基蓝、维生素K₃和(2-甲基-1，4-萘醌)。

附带地，上述式中的符号定义如下。

dpy：2，2’-联吡啶；phen：1，10-菲咯啉；Tris：三(羟甲基)氨基甲烷；trpy：2，2’：6’2”-三联吡啶；Im：咪唑；py：吡啶；thmpy：4-(三(羟甲基)甲基)吡啶；bhm：双(双(羟甲基)甲基)；G3a：三甘氨酸酰胺；A3：三丙氨酸；ox：草酸二阴离子；edta：乙二胺四乙酸四阴离子；gly：甘氨酸阴离子；pdta：丙烯二胺四乙酸四阴离子；trdta：三亚甲基二胺四乙酸四阴离子；以及cydta：1，2-环己二胺四乙酸四阴离子。

(iii)电极的材料

根据实施方式的燃料电池在电极材料和质子导体的组成上可能与现有技术中燃料电池相同。

阳极和阴极材料没有特别限制，只要它们能与外界电连接。它们例如包括金属(诸如Pt、Ag、Au、Ru、Rh、Os、Nb、Mo、In、Ir、Zn、Mn、Fe、Co、Ti、V、Cr、Pd、Re、Ta、W、Zr、Ge和Hf)、合金(诸如铝镍合金(alumel)、黄铜、硬铝合金(duralmin)、青铜、镍银、铂-铑、坡莫合金、铁钴合金、白金属和磷青铜)、导电聚合物(诸如聚乙炔)、含碳材料(诸如石墨和炭黑)、硼化物(诸如HfB₂、NbB、CrB₂和B₄C)、氮化物(诸如TiN和ZrN)、硅化物(诸如VSi₂、NbSi₂、MoSi₂和TaSi₂)及它们的复合材料。

阳极和阴极分别设置有通过外部电路向阴极供给电子(从阳极释放)的阳极集电器和阴极集电器。它们由与电极相同的材料制成。

上述酶、辅酶和电子传递介质以任一已知方式被固定在电极上。例如，它们可能借助于固定载体(一种由戊二醛和聚L赖氨酸组成的交联剂)或诸如丙烯酰胺的能进行质子传导的聚合物而被固定。

(3)质子导体

阳极和阴极配置有插入它们之间的质子导体。质子导体没有特殊限制，可从作为能够传递质子(H+)但不能传递电子的电解质的各种材料中选择。

电解质可与缓冲剂组合使用，缓冲剂举例如下。

从磷酸二氢钠(NaH₂PO₄)或磷酸二氢钾(KH₂PO₄)中释放的磷酸二氢根离子(H₂PO₄ ^-)、2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(Tris)、2-(N-吗啉)乙磺酸盐(MES)、二甲胂酸、碳酸(H₂CO₃)、柠檬酸氢离子、N-(2-乙酰胺)亚氨基二乙酸(ADA)、哌嗪-N，N’-双(2-乙磺酸)(PIPES)、N-(2-乙酰胺)-2-氨基乙磺酸(ACES)、3-(N-吗啉)丙磺酸(MOPS)、N-2-羟乙基哌嗪-N’-2-乙磺酸(HEPES)、N-2-羟乙基哌嗪-N’-3-丙磺酸(HEPPS)、N-[三(羟甲基)甲基]甘氨酸(Tricine)、甘肽、N，N’-双(2-羟乙基)甘氨酸(Vicine)以及下面列出的含有咪唑环的化合物。

咪唑、三唑、吡啶衍生物、二吡啶衍生物和咪唑衍生物(诸如组氨酸、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、乙基咪唑-2-碳酸盐、咪唑-2-甲醛、咪唑-4-碳酸、咪唑-4，5-二碳酸、咪唑-1-基-醋酸、2-乙酰苯并咪唑、1-乙酰咪唑、N-乙酰咪唑、2-氨基苯并咪唑、N-(3-丙氨基)咪唑、5-氨基-2-(三氟甲基)苯并咪唑、4-氮杂苯并咪唑、4-氮杂-2-巯基苯并咪唑、苯并咪唑、1-苄基咪唑和1-丁基咪唑)。

另外的实例是作为固体电解质的Nation。

2.精油的忌避生物体的作用

(1)植物精油

根据实施方式的燃料电池具有利用植物精油忌避生物体的作用。此作用防止在泄漏情况下昆虫蜂拥在溢出的燃料溶液上。

植物精油是从含有挥发性芳香物质(芳香成分)的植物中提取的任意有机化合物。在实施方式中使用的植物精油具有忌避包括昆虫但不包括人类的生物体的作用。它可以从下列专利官方公报中公开的任一已知植物精油中选择。

日本专利公开第Hei 10-130114号

日本专利公开第Hei 6-016609号

日本专利公开第Hei 7-048378号

日本专利公开第Hei 9-194318号

日本专利公开第2001-106609号

植物精油的典型实例举例如下。

橙花油、天竺葵油、白百里香油、红百里香油、肉豆蔻油、广藿香油、玫瑰草油、苦柑橘油、柠檬草油、橄榄香油、芝麻油、肉桂叶油、桂皮油(cinnamon bark)、肉桂油(cassia)、芹菜籽油、妥卢香脂、秘鲁香脂、橡树苔、檀香油、绿薄荷油、月桂油、大蒜油、椰子油、莳萝油(Anethumgraveolens oil)、桦树油、欧薄荷油、尼姆油、香根草油、榄香脂油、番荔枝科植物(Xylopia aethiopica)种子提取物、瑞香科植物(Wiskstroemia retusaA.Gray)提取物和生姜科植物(Aframomum melegueta)种子提取物。

这些植物精油含有萜烯，特别是诸如榄香醇、β-桉叶醇和岩兰蛇床烯醇的倍半萜类。其他已知实例有从番荔枝科植物(Xylopia aethiopica)种子提取物中分离的肉桂酰胺衍生物(及其合成类似物)、从瑞香科植物(Wiskstroemia retusa A.Gray)中分离的黄曲霉毒素及其衍生物、以及从生姜科植物(Aframomum melegueta)种子提取物中分离的酮(及其合成类似物)。

上述植物精油可以被单独使用或者与另外一种组合使用。植物精油本身可以被直接使用或者以纯成分的形式被使用。

(2)向燃料中添加植物精油

通过向燃料溶液中加入植物精油而使燃料电池产生忌避生物体的作用。

植物精油具有挥发性，产生忌避在燃料电池周围飞动的昆虫的作用。因此，含有植物精油的燃料溶液防止在泄漏时昆虫蜂拥在其溢出液上。附带地，常用作现有技术的杀虫剂的拟除虫菊酯是非挥发性的。

另外，植物精油对人类安全性高。所以，燃料溶液中添加的植物精油产生昆虫忌避效果的同时保证人类的安全。附带地，已指出上述杀虫剂导致对化学物质的过敏症。

此外，许多植物精油抑制细菌和真菌的增殖。因此含有植物精油的燃料溶液防止细菌和真菌从溢出的燃料溶液中出现。另外，因含有芳香成分，燃料溶液中的植物精油会告知使用者偶然发生的燃料溶液泄漏的情况。

如果要向燃料溶液中添加任何物质，则该物质应该是不会削弱固定在电极上的酶和辅酶以及电子传递介质的活性并且不会对在电极上的氧化还原反应产生任何反作用的物质。植物精油在这方面是所期望的，因为它在燃料溶液中微溶，因此当它被添加到燃料溶液中时，对酶活性和燃料电池性能不产生影响或产生非常小的影响(参见实施例)。

附带地，如果考虑固定在电极上的酶而适当选择植物精油，则植物精油对酶活性和燃料电池性能的影响可以被最小化。

由于少量的植物精油和/或其成分产生好的忌避昆虫的作用，所以被添加到燃料溶液中的植物精油和/或其成分的剂量为1％以下，优选地，0.1％以下，更优选地，0.01％以下。被添加到燃料溶液中的植物精油和/或其成分的剂量应足够低，从而不会对酶活性和电池性能产生反作用。

(3)用植物精油对外壳进行处理

为了使燃料电池具有忌避生物体的作用，需要使燃料电池的外壳至少部分地用植物精油进行处理。

由于如上所述，植物精油忌避在燃料电池周围飞动的昆虫，所以如果燃料电池的外壳事先用植物精油进行处理，就可以防止昆虫接近燃料电池。被处理的外壳也防止了万一燃料溶液泄漏、昆虫蜂拥在溢出的燃料溶液上。

只要植物精油产生其作用，用植物精油对外壳进行的处理可通过任何方式来完成。常用的处理方法是将植物精油涂覆至外壳表面。由于其高安全性，即使当如此涂覆的植物精油与人类接触时也是无害的。

代替在燃料电池的外壳上涂覆植物精油，还可以在外壳表面上放一个可挥发地浸渍有少量植物精油的构件。因为植物精油的高效力，此构件将产生良好的忌避昆虫的效果。

可以在外壳上的任何位置处执行用植物精油进行的处理。所期望的位置是燃料溶液有可能发生泄漏的燃料溶液供给口。

实施例

试验例1

试验在以下条件下进行，以研究燃料溶液中添加的植物精油如何影响燃料电池性能。

(1)植物精油

试验中使用的植物精油是肉豆蔻油、柠檬草油和玫瑰草油。燃料溶液中每一种植物精油的浓度为1％。

(2)对照物质

对照物质是N，N-二乙基-间-甲苯酰胺(DEET)，是被用在大多数昆虫忌避剂喷剂中的一种活性成分。燃料溶液中DEET的浓度为1％。附带地，根据日本的规章，要求配方中的DEET浓度小于12％。

(3)燃料溶液

燃料溶液是由2.0M咪唑/H₂SO₄、0.4M葡萄糖和乙醇组成的pH缓冲溶液，pH 7.0。

此含有1％乙醇的溶液完全溶解1％的DEET。在电流测量前植物精油被添加到燃料溶液中并立即搅拌使其悬浮其中。

(4)电极(阳极)

电极由碳纤维(1mm厚)制成。电极由下列成分组成的固定剂涂覆。

1.0PPL和0.0625戊二醛的混合物，75.2μL

葡萄糖脱氢酶溶液(150mg/mL)，12.4μL

心肌黄酶溶液(150mg/mL)，1.6μL

NADH溶液(40.96mg/mL)，4μL

AQ2S溶液(60mM)，37.4μL

Amano Enzyme Co.，Ltd.生产的酶被固定在上述固定剂上。

对于提供有包含植物精油或DEET的燃料溶液的燃料电池，测量具有酶催化剂的阳极产生的电流。测量结果如图1到3所示。

从图1中可注意到，添加有了1％DEET的燃料溶液给出的电流值比没有添加DEET的低，且在测量早期电流值下降更明显。这一结果明显意味着燃料溶液中DEET的添加使燃料电池的性能劣化。

相比之下，从图2中可注意到，添加了1％肉豆蔻油的燃料溶液给出的电流值与没有添加肉豆蔻油的燃料溶液的电流值相同。从图3中也可注意到，添加了1％柠檬草油或玫瑰草油的燃料溶液给出的电流值与没有添加柠檬草油或玫瑰草油的燃料溶液的电流值相同。换句话说，向燃料溶液中添加柠檬草油或玫瑰草油不会降低酶催化剂产生的电流。这些结果表示燃料溶液中添加的植物精油对燃料电池性能不产生反作用，并证明植物精油本身适合做燃料电池的昆虫忌避剂。

在燃料溶液泄漏的情况下，根据实施方式的燃料电池有效地防止溢出的燃料溶液吸引昆虫或在其上生长细菌和真菌。此外，燃料溶液对人类高度安全。因此，它将被用作近身使用的电子机器的电源。其特别适合易受有害昆虫、细菌和真菌的攻击而可能引发卫生问题的电子机器。

应该理解，本文描述的目前优选的实施方式的各种改变和修改对本领域的技术人员是显而易见的。在不背离本发明的精神和范围以及不减少预期的优点情况下，可以进行改变和修改。因此，意指这样的改变和修改由所附权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种燃料电池，包括有效量的植物精油和植物精油成分中的至少一种，以用作生物忌避剂。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述植物精油和所述植物精油成分中的所述至少一种不对酶活性和燃料电池性能产生反作用。

3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述植物精油和所述植物精油成分中的所述至少一种与DEET相比产生更高的酶活性和燃料电池性能。

4.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述的植物精油选自由橙花油、天竺葵油、白百里香油、红百里香油、肉豆蔻油、广藿香油、玫瑰草油、苦柑橘油、柠檬草油、橄榄香油、芝麻油、肉桂叶油、桂皮、肉桂、芹菜籽油、妥卢香脂、秘鲁香脂、橡树苔、檀香油、绿薄荷油、月桂油、大蒜油、椰子油、小茴香油、草茴香油、桦树油、欧薄荷油、尼姆油、香根草油、榄香脂油、番荔枝科植物种子提取物、瑞香科植物种子提取物、生姜科植物提取物、以及它们的组合所组成的组。

5.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述的植物精油成分包括至少一种以下成分：萜烯，其包括倍半萜类，所述倍半萜类包括榄香醇、β-桉叶油醇和岩兰蛇床烯醇；从番荔枝科植物种子提取物中分离的肉桂酰胺衍生物及其合成类似物，从瑞香科植物种子提取物中分离的黄曲霉毒素及其衍生物，以及从生姜科植物提取物中分离的酮及其合成类似物。

6.根据权利要求1所述的燃料电池，还包括含有所述植物精油和所述植物精油成分中的所述至少一种的燃料。

7.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，所述燃料中所述植物精油和所述植物精油成分中的所述至少一种的含量为1％以下。

8.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，所述燃料包括生物营养源。

9.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述植物精油和所述植物精油成分中的所述至少一种被涂覆至所述燃料电池的外壳的至少一部分。

10.根据权利要求9所述的燃料电池，还包括包含生物营养源的燃料。

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