JP2011113788A - 電極触媒およびこれを用いた燃料電池 - Google Patents
電極触媒およびこれを用いた燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011113788A JP2011113788A JP2009268556A JP2009268556A JP2011113788A JP 2011113788 A JP2011113788 A JP 2011113788A JP 2009268556 A JP2009268556 A JP 2009268556A JP 2009268556 A JP2009268556 A JP 2009268556A JP 2011113788 A JP2011113788 A JP 2011113788A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- cell
- catalyst
- fuel cell
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 51
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 14
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 103
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 31
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 86
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 241000894007 species Species 0.000 description 11
- 239000004280 Sodium formate Substances 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M sodium formate Chemical compound [Na+].[O-]C=O HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 235000019254 sodium formate Nutrition 0.000 description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 5
- 210000001322 periplasm Anatomy 0.000 description 5
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 5
- 239000001974 tryptic soy broth Substances 0.000 description 5
- 108010050327 trypticase-soy broth Proteins 0.000 description 5
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 4
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 4
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 4
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001135750 Geobacter Species 0.000 description 3
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 3
- 241001223867 Shewanella oneidensis Species 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 palladium ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 3
- CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 4-(4-fluorophenyl)oxane-4-carboxylic acid Chemical compound C=1C=C(F)C=CC=1C1(C(=O)O)CCOCC1 CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000607528 Aeromonas hydrophila Species 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000605716 Desulfovibrio Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000202374 Geovibrio Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000205156 Pyrococcus furiosus Species 0.000 description 2
- 241001518135 Shewanella algae Species 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000204666 Thermotoga maritima Species 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000001540 sodium lactate Substances 0.000 description 2
- 229940005581 sodium lactate Drugs 0.000 description 2
- 235000011088 sodium lactate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000607534 Aeromonas Species 0.000 description 1
- 241000205042 Archaeoglobus fulgidus Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 241001560101 Desulfofaba Species 0.000 description 1
- 241000605809 Desulfuromonas Species 0.000 description 1
- 241001522185 Desulfuromusa kysingii Species 0.000 description 1
- 241000178316 Ferrimonas Species 0.000 description 1
- 241000178317 Ferrimonas balearica Species 0.000 description 1
- 241000108056 Monas Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 241000204671 Pyrodictium Species 0.000 description 1
- 241000531165 Pyrodictium abyssi Species 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000580834 Sulfurospirillum Species 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 241000205204 Thermoproteus Species 0.000 description 1
- 241000204652 Thermotoga Species 0.000 description 1
- 241000605939 Wolinella succinogenes Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】 本発明の電極触媒は、(a)微生物乾燥体からなる担体と、(b)前記担体に担持され、触媒活性を有する金属とを、含む。
【選択図】 なし
Description
[鉄還元細菌]
本発明で用いる鉄還元細菌は、電子供与体から電子の供給を受けて、鉄を還元できる細菌である。このような鉄還元細菌としては、例えば、ゲオバクター属(代表種:Geobacter metallireducens:ゲオバクター メタリレデューセンス、ATCC(American Type Culture Collection)53774株)、デスルフォモナス属(代表種:Desulfuromonas palmitatis:デスルフォモナス パルミタティス:ATCC51701株)、デスルフォムサ属(代表種:Desulfuromusa kysingii:デスルフォムサ キシンリDSM(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen)7343株)、ペロバクター属(代表種:Pelobacter venetianus:ペロバクター ベネティアヌス:ATCC2394株)、シワネラ属(Shewanella algae:シワネラ アルゲ、(以下、「S. algae」という):ATCC51181株、Shewanella oneidensis:シワネラ オネイデンシス:(以下、「S.oneidensis」という)ATCC700550株)、フェリモナス属(Ferrimonas balearica:フェリモナス バレアリカ:DSM9799株)、エアロモナス属(Aeromonas hydrophila:エアロモナス ヒドロフィラ:ATCC15467株)、スルフロスピリルム属(代表種:Sulfurospirillum barnesii:スルフロスピリルム バーネシイ:ATCC700032株)、ウォリネラ属(代表種:ウォリネラ スシノゲネス:Wolinella succinogenes:ATCC29543株)、デスルフォビブリオ属(代表種:Desulfovibrio desulfuricans:デスルフォビブリオ デスルフリカンス:ATCC29577株)、ゲオトリクス属(代表種:Geothrix fermentans:ゲオトリクス フェルメンタンス:ATCC700665株)、デフェリバクター属(代表種:Deferribacter thermophilus:デフェリバクター テルモフィルス:DSM14813株)、ゲオビブリオ属(代表種:Geovibrio ferrireducens:ゲオビブリオ フェリレデューセンス:ATCC51996株)、ピロバクルム属(代表種:Pyrobaculum islandicum:テルモプロテウス アイランディカム:DSM4184株)、テルモトガ属(代表種:Thermotoga maritima:テルモトガ マリティマ:DSM3109株)、アルカエグロブス属(代表種:Archaeoglobus fulgidus:アルカエグロブス フルギダス:ATCC49558株)、ピロコックス属(代表種:Pyrococcus furiosus:ピロコックス フリオサス:ATCC43587株)、ピロディクティウム属(代表種:Pyrodictium abyssi:ピロディクティウム アビーシイ:DSM6158株)などが例示できる。これらの鉄還元細菌は、嫌気性細菌である。
本発明で、触媒として鉄還元細菌に生成させることのできる金属は、一般に燃料電池の触媒として使用することのできる金属である。例えば、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rd)、金(Au)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)、およびオスミウム(Os)などである。これらの金属は、通常貴金属、白金族に属する金属である。これらは、触媒活性が高く、安定性に優れ、触媒材料として広く用いられている。
ナノ粒子の生成に用いる金属は、通常、上記金属の酸(塩酸、硫酸、硝酸など)との塩を溶解した水溶液として使用する。水溶液のpHは、7程度であればよい。
本発明における燃料電池の構成としては、特に限定されず、従来公知の技術を適宜利用できる。典型的には、前記の膜・電極接合体をセパレータで挟持した構造を有する。膜・電極接合体を挟持するセパレータとしては、炭素板等のカーボン製、ステンレス等の金属製のものなど従来公知のものを用いることができる。セパレータは、空気と燃料ガスとを分離する機能を有すものであるので、それらの流路を確保するための流路溝が形成されてもよい。燃料電池が所望する電圧等を得ることができるように、セパレータを介して膜・電極接合体を複数積層して直列につないだスタックを形成してもよい。燃料電池の形状等は、特に限定されなく、所望する電圧等などの電池特性が得られるように適宜決定すればよい。本発明の電極触媒は、このような構成を有する燃料電池のアノード電極、カソード電極のいずれかの電極として用いられる。
還元細菌シワネラ オネイデンシス(S.oneidensis(ATCC 700550株)をTSB液体培地(30℃、pH 7.2)によって好気的に回分培養した。対数増殖期末期の細菌細胞を遠心分離して、KH2PO4/NaOH緩衝液(pH 7)で洗浄、再懸濁させ、細胞懸濁液を調製した。電子供与体(ギ酸Na)と細胞懸濁液をネジ口ガラス容器に仕込み、PdCl2溶液を接種した。撹拌を行うものにおいては、攪拌しながら、PdCl2溶液を接種した。超音波処理においては、約1分間超音波を照射した細胞懸濁液を用いた。実験条件は、嫌気的環境下、温度25℃、溶液pH 7.0、初期液相Pd(II)イオン濃度1mol/m3、液相細胞濃度3.2×1015cells/m3とした。PdCl2溶液を接種して120分経過後の細胞を遠心分離装置(10000rpm、10分)で回収し、金属ナノ粒子が担持した細胞乾燥体を調製した。
液相細胞濃度:6.7×1015cells/m3、初期パラジウム濃度:1.0mMの培養液中で、ギ酸ナトリウムの濃度を、20mol/m3、50mol/m3、200mol/m3としたものを用いて、パラジウムの析出を評価した。対照実験としてギ酸ナトリウムの濃度を、200mol/m3とし、シワネラ オネイデンシスを加えなかったものを用いた。結果を図4に示す。図4において、▲は、シワネラ オネイデンシス静止細胞接種(ギ酸Na濃度:20mol/m3)、▼は、シワネラ オネイデンシス静止細胞接種(ギ酸Na濃度:50mol/m3)、●は、シワネラ オネイデンシス静止細胞接種(ギ酸Na濃度:200mol/m3)、×は、無菌対照実験(ギ酸Na濃度:200mol/m3)をそれぞれ示す。また、横軸は、反応時間(分)(図中、「time(min)」)、縦軸は、溶液中のPd(II)濃度(mol/m3)を示す。
液相細胞濃度:5.9×1015cells/m3、ギ酸ナトリウムの濃度:50mol/m3の培養液中で、初期パラジウム濃度を1.0mM、5mM、10mM、20mM、としたものを用いて、パラジウムの析出を行った。120分経過後の各初期パラジウム濃度で処理した細胞上に析出したPd微粒子を観察した。結果を図5に示す。図5から、初期Pd(II)イオン濃度が1.00mMにおいてはPd微粒子が充分に析出していないことがわかる。また、初期Pd(II)イオン濃度が5mMにおいてはPd微粒子が凝集しているのに対し、初期Pd(II)イオン濃度を10mMの場合は、粒子径5nm程度のPd微粒子が高分散かつ高密度に析出することがわかった。また、初期Pd(II)イオン濃度が20.0mMにおいては、Pd微粒子が更に高密度に生成し、一部、凝集体が存在することが確認された。これらの結果から、初期Pd(II)イオン濃度の選択することで、Pd微粒子が高分散かつ高密度に析出し、しかも凝集塊を生じないことがわかる。
液相細胞濃度:5.9×1015cells/m3、ギ酸ナトリウムの濃度:50mol/m3の培養液中で、初期パラジウム濃度を2.5mM、5mM、10mM、20mM、としたものを用いて、Pd微粒子を析出した細胞を乾燥させ(50℃の乾燥器で、6時間)、微生物乾燥体を得た。この微生物乾燥体を電極触媒として用いて、燃料電池特性を評価した。
燃料電池用電極のアノードインクは、市販のカーボン担持Pd粒子触媒(パラジウム−活性炭素(Pd 10%))および細胞担持Pdナノ粒子触媒をそれぞれ金属量で8mg測りとり、炭素粉末72mg、10%ナフィオン液1.0ml、水0.4mlと混合することで調製した。カソードインクには、燃料電池用Pt触媒インクを用いた。調製したアノードおよびカソードインクをナフィオン膜に均一に塗布し、乾燥後、テフロン(登録商標)コートされたカーボンペーパーと接合しMEA電極を作製した。その時の触媒量はアノード電極で1.28mg−Pd/cm2、カソード電極では0.16mg−Pt/cm2とした。また触媒活性面積は、6.25cm2とした。評価方法は、燃料(アノード)極側に水素を300ml/minで供給し抵抗Rを変化させながら、電流Iと電圧Vを測定し、電力密度を求めた。
サイクリックボルタンメトリー(CV)(ALS1200A ハンドヘルド電気化学アナライザー(ビーエーエス株式会社製))を用い、市販のPd電極触媒と上記初期Pd(II)イオン濃度が2.5、5、10、20mMの細胞乾燥体の触媒有効表面積を測定した。作用電極には、細胞担持Pdナノ粒子をエタノール水溶液中に分散し、グラッシーカーボン上に0.02
mg/cm2となるように滴下して乾燥させたものを使用した。また、参照電極としてAg/AgCl電極、対電極として白金線を使用した。CV測定は、溶存酸素を窒素ガスで除去した1M H2SO4水溶液を電解溶液とし、電位走査範囲を−0.3〜1.2V、スイープ速度を50mV/sで行った。結果を表1に示す。
Claims (4)
- (a)微生物乾燥体からなる担体と、(b)前記担体に担持され、触媒活性を有する金属とを、
含む電極触媒。 - 前記微生物乾燥体は、鉄還元細菌の乾燥体である、請求項1に記載の電極触媒。
- 前記触媒活性を有する金属が、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rd)、金(Au)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)、およびオスミウム(Os)からなる群より選択された少なくとも1種である、請求項1または2に記載の電極触媒。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の電極触媒を備えた燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009268556A JP5415915B2 (ja) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | 電極触媒およびこれを用いた燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009268556A JP5415915B2 (ja) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | 電極触媒およびこれを用いた燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011113788A true JP2011113788A (ja) | 2011-06-09 |
JP5415915B2 JP5415915B2 (ja) | 2014-02-12 |
Family
ID=44235977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009268556A Active JP5415915B2 (ja) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | 電極触媒およびこれを用いた燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5415915B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015227474A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 公立大学法人大阪府立大学 | 白金族金属の分離回収方法 |
CN113186228A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-07-30 | 天津城建大学 | 一种微生物负载型钯金双金属纳米催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08252555A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 埋設物保全方法 |
JP2006179223A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Ebara Corp | 有機性物質を利用する発電方法及び装置 |
WO2009119846A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 微生物燃料電池 |
JP2010162442A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Japan Atomic Energy Agency | 白金族ナノ粒子担持材料とその製造方法、白金族ナノ粒子の析出方法、触媒材料 |
-
2009
- 2009-11-26 JP JP2009268556A patent/JP5415915B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08252555A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 埋設物保全方法 |
JP2006179223A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Ebara Corp | 有機性物質を利用する発電方法及び装置 |
WO2009119846A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 微生物燃料電池 |
JP2010162442A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Japan Atomic Energy Agency | 白金族ナノ粒子担持材料とその製造方法、白金族ナノ粒子の析出方法、触媒材料 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015227474A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 公立大学法人大阪府立大学 | 白金族金属の分離回収方法 |
CN113186228A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-07-30 | 天津城建大学 | 一种微生物负载型钯金双金属纳米催化剂及其制备方法和应用 |
CN113186228B (zh) * | 2021-05-12 | 2023-01-17 | 天津城建大学 | 一种微生物负载型钯金双金属纳米催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5415915B2 (ja) | 2014-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xin et al. | Electricity generation and microbial community of single-chamber microbial fuel cells in response to Cu2O nanoparticles/reduced graphene oxide as cathode catalyst | |
Sekar et al. | Enhancing power generation and treatment of dairy waste water in microbial fuel cell using Cu-doped iron oxide nanoparticles decorated anode | |
Scott et al. | Application of modified carbon anodes in microbial fuel cells | |
Liu et al. | Stimulated electron transfer inside electroactive biofilm by magnetite for increased performance microbial fuel cell | |
Kalathil et al. | Bioinspired synthesis of reduced graphene oxide-wrapped Geobacter sulfurreducens as a hybrid electrocatalyst for efficient oxygen evolution reaction | |
Gong et al. | Silver–tungsten carbide nanohybrid for efficient electrocatalysis of oxygen reduction reaction in microbial fuel cell | |
NL1035340C2 (nl) | Inrichting en werkwijze voor het uitvoeren van een biologisch gekatalyseerde elektrochemische reactie. | |
Cao et al. | Low-cost adsorbent derived and in situ nitrogen/iron co-doped carbon as efficient oxygen reduction catalyst in microbial fuel cells | |
Wang et al. | Hydrogen production with carbon nanotubes based cathode catalysts in microbial electrolysis cells | |
Stephen et al. | Platinum and palladium bio-synthesized nanoparticles as sustainable fuel cell catalysts | |
Park et al. | Direct electron transfer in E. coli catalyzed MFC with a magnetite/MWCNT modified anode | |
CN107829107A (zh) | 一种石墨烯/碳纳米管负载单分散金属原子复合催化剂及其制备方法和应用 | |
Zhu et al. | Electrodeposition of graphene by cyclic voltammetry on nickel electrodes for microbial fuel cells applications | |
CN113437314A (zh) | 氮掺杂碳负载低含量钌和Co2P纳米粒子的三功能电催化剂及其制备方法和应用 | |
Li et al. | Co3O4 nanoparticles highly dispersed on hierarchical carbon as anti-biofouling cathode for microbial fuel cells | |
Chaturvedi et al. | Enhancing sustainable bioelectricity generation using facile synthesis of nanostructures of bimetallic Co–Ni at the combined support of halloysite nanotubes and reduced graphene oxide as novel oxygen reduction reaction electrocatalyst in single-chambered microbial fuel cells | |
CN115528262A (zh) | 一种微生物-海藻酸钠基多孔复合钯炭催化剂及其制备方法 | |
KR101617081B1 (ko) | Dna-그래핀옥사이드-백금 복합체 및 그 제조 방법, 이를 이용한 산소환원반응 촉매 | |
Xu et al. | Improving electron transport efficiency and power density by continuous carbon fibers as anode in the microbial fuel cell | |
CN102935382B (zh) | 直接甲醇燃料电池金属酞菁功能化石墨烯载Pt催化剂的制备方法 | |
JP5415915B2 (ja) | 電極触媒およびこれを用いた燃料電池 | |
Salarizadeh et al. | Comparison of methanol oxidation reaction process for NiCo2O4/X (X= rGO, MWCNTs, HCNs) nanocatalyst | |
CN111463440B (zh) | 一种氨基化Fe3O4@MCM-41纳米颗粒及其在微生物燃料电池石墨毡阳极中的应用 | |
Ye et al. | Temperature effect on electrochemical properties of Ti 4 O 7 electrodes prepared by spark plasma sintering | |
Nourbakhsh et al. | Impact of modified electrodes on boosting power density of microbial fuel cell for effective domestic wastewater treatment: A case study of Tehran |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20110916 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120906 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130924 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130925 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131023 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131114 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5415915 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |